Scientia in educatione 6(1), 2015 ISSN 1804

Transkript

Scientia in educatione 6(1), 2015
ISSN 1804-7106
Obsah
Výzkumné stati
Jana Fančovičová, Milan Kubiatko
Záujem žiakov nižšieho sekundárneho vzdelávania o biologické vedy . . . . . . .
2
Vanda Janštová, Martin Jáč
Výuka molekulární biologie na gymnáziích: analýza současného stavu a možnosti její podpory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Lucie Müllerová
Termín „evoluce a jeho vymezení a použití v českých a britských učebnicích
přírodopisu a biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Zbyněk Vácha
Didaktické využití školních zahrad v České republice na primárním stupni
základních škol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Přehledové studie
Libuše Samková, Alena Hošpesová, Filip Roubíček, Marie Tichá
Badatelsky orientované vyučování matematice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
Lídia Turanová, Ivan Ružek
Didaktika geológie na Slovensku – história, súčasný stav a perspektívy . . . . 123
Návrh na inovaci výuky
Ivana Slepáková, Katarína Kimáková
Hodnotenie zručností v bádateľsky orientovanej výučbe biológie . . . . . . . . . . . 133
1
p. 2–13
ISSN 1804-7106
Záujem žiakov nižšieho sekundárneho
vzdelávania o biologické vedy
Jana Fančovičová, Milan Kubiatko
Abstrakt
Záujem žiakov o prírodovedné predmety celosvetovo klesá a žiaci ako dôvody nezáujmu
uvádzajú náročnosť a nedôležitosť daných predmetov pre ich život a budúce povolanie.
Cieľom výskumného šetrenia bolo zistiť, aká oblasť z prírodovedných predmetov žiakov
zaujíma najviac, a tiež vplyv premenných ako sú gender a vek na záujem o biologické
vedy (predpokladali sme, že žiaci prejavia najväčší záujem o biologické vedy). Výskumu
sa zúčastnilo 389 žiakov nižšieho sekundárneho vzdelávania vo veku 10–15 rokov. Každý
respondent mal na čistý hárok papiera uviesť ľubovoľný počet spontánnych otázok – mal
napísať otázky, ktorých odpoveď ho zaujíma. Viac ako 91 % všetkých otázok predstavovali
otázky z biológie a nie z fyziky alebo chémie. Väčší záujem o biológiu bol zistený u dievčat.
Z oblasti biológie bolo najviac otázok položených v šiestom ročníku a najmenej v piatom
ročníku, čo je pravdepodobne spôsobené obsahom kurikula. Tento jav je vysvetlený v záverečnej kapitole článku.
Klíčová slova: biologické vedy, gender, spontánne otázky, žiaci nižšieho sekundárneho
vzdelávania.
Lower Secondary School Pupils’ Interest in
Biological Sciences
Abstract
Pupils’ interest in science subjects has been decreasing all around the world; the reasons
lying in the perceived difficulty and unimportance of science subjects for pupils’ future life
and work. The aim of the research was to specify which field of science subjects is the most
interesting for pupils and to find out the influence of variables such as gender and age on
the interest in biological sciences (we supposed that pupils would be mostly interested in
biology). The sample size was 389 lower secondary school pupils of age between 10 and 15.
Each respondent was to write any number of spontaneous questions on a blank sheet of
paper — they were to write questions whose answers were of interest to them. The highest
number of questions was from biology (91 %), not from chemistry or physics. The girls
were more interested in biology, the 6th graders wrote the highest number of questions and
the lowest number of questions was written by the 5th graders. This situation is probably
caused by curriculum; the reasons are explained in the conclusions.
Key words: biological sciences, gender, spontaneous questions, lower secondary school
pupils.
Scientia in educatione
2
6(1), 2015, p. 2–13
Záujem o prírodovedné predmety je klesajúci nielen v lokálnom, ale aj vo svetovom meradle. Prečo tomu tak je, je otázkou a aj dôvodom výskumu mnohých
odborníkov a záujemcov o danú oblasť. Z výsledkov ich prác je evidentné, že jedným z častých dôvodov nezáujmu je absencia významu prírodovedných predmetov
u žiakov základných škôl. Ak žiaci nevidia význam daného predmetu, tak o uvedený
predmet nemajú ani záujem. Cieľom štúdie bolo zistiť, aká oblasť z prírodovedných
predmetov žiakov zaujíma. Na základe zistených odpovedí žiakov je potom možné
navrhnúť implikácie do pedagogickej praxe, ktoré môžu byť učiteľmi využité, a viesť
k zvýšeniu záujmu o danú skupinu predmetov.
1
Teoretické východiská
Záujem hrá významnú úlohu v každodennom živote ľudí, ale tiež v ich profesionálnej
oblasti. V rámci vzdelávacieho procesu ovplyvňuje samotný proces vyučovania, učenia a tiež aj výsledky žiakov (Krapp, 1999). Záujem ako pojem sa definuje ako vzťah
osoby k určitej situácii, objektu či správaniu iných jedincov (Lewin, 1951; Nuttin,
1984). Záujem je charakterizovaný afektívnou a kognitívnou zložkou, pričom zväčša
vyvoláva reakcie uberajúce sa pozitívnym smerom. V tomto prípade si však nemožno
zamieňať pojem záujem s pojmom radosť (z anglického „enjoyment). Záujem tiež
zahŕňa schopnosť angažovať sa s pozorovaným vysokým úsilím do úloh, ktoré patria do záujmu jedinca (Rathunde, 1993). Definície pojmu záujem možno nájsť aj
v lokálnych zdrojoch, keď Říčan (2010) chápe záujmy ako zvláštny druh motívov
a definuje ich ako potrebu, ktorá sa uspokojuje vykonávaním určitej činnosti.
Záujem žiakov o prírodovedné predmety celosvetovo klesá (Ramsden, 1998), čo
potvrdzujú nielen zahraničné, ale aj domáce výskumy. Prírodovedné predmety sú
aj naďalej žiakmi považované za nezaujímavé a vzdialené od každodenného života.
Na nezáujem žiakov základných škôl o prírodovedné predmety upozorňuje už v roku
1999 Veselský, pričom podobná situácia je aj v roku 2009 (Veselský & Hrubišková,
2009). Rovnako Sláviková, Igaz & Adam (2012) poukazujú na neobľúbenosť a nezáujem žiakov o biológiu ako prírodovedný predmet. Klesajúci záujem o biológiu
potvrdili i autori Prokop & Komorníková (2007), Prokop, Prokop & Tunnicliffe
(2007). K podobným zisteniam dospeli i autori Veselský (2010), Pavelková, Škaloudová & Hrabal (2010), zaoberajúci sa záujmom žiakov o chémiu ktorí potvrdili
súvis nízkeho záujmu o predmet chémia s jej náročnosťou a nedostatočným chápaním
významu tohto predmetu v živote jednotlivca. Záujem o fyziku ako ďalší z prírodovedných predmetov je na nízkej úrovni (Dopita & Grecmanová, 2008; Mandíková,
2009). Mnoho výskumov týkajúcich sa postojov žiakov k prírodovedným predmetom
poukazuje na fakt, že o biológiu majú žiaci najväčší záujem v porovnaní s inými prírodovednými predmetmi, ako fyzika a chémia (Osborne, Simon & Collins, 2003).
Podobne ako výskumné zistenia zo Slovenska a Čiech, tak aj v medzinárodné štúdie
uvádzajú nezáujem o prírodovedné predmety. Žiaci ako dôvody nezáujmu uvádzajú
náročnosť a nedôležitosť prírodovedných predmetov pre ich život a budúce povolanie.
S narastajúcim vekom záujem o prírodovedné predmety u žiakov klesá, pričom väčší
záujem o ne majú chlapci v porovnaní s dievčatami. Žiaci považujú prírodovedné
predmety za zložité, nesúvisiace s praktickým životom (Ramsden, 1998). Najväčší
pokles záujmu o prírodovedné predmety je počas prestupu žiakov zo základnej školy
na strednú školu, preto by sa mala tomuto obdobiu venovať väčšia pozornosť (Skamp
& Logan, 2005). Záujem žiakov o prírodovedné predmety klesá vo veku od deväť do
štrnásť rokov (Murphy & Beggs, 2003).
3
6(1), 2015, p. 2–13
Papanastasiou & Papanastasiou (2004) na základe údajov z výskumu TIMSS zisťovali vplyv faktorov ako socioekonomický status rodiny, budúca ašpirácia respondentov, klíma v škole, spôsob vyučovania na postoje respondentov k prírodovedným
predmetom. Zistili, že najsilnejší vplyv na utváranie postojov mal spôsob vyučovania, budúca ašpirácia respondentov a klíma v škole. Respondenti, ktorí uviedli, že by
sa v budúcnosti radi venovali práci, ktorá by súvisela s prírodovednými predmetmi,
mali pozitívnejší postoj k prírodovedným predmetom ako študenti zaujímajúci sa
o prácu mimo prírodovednej oblasti. V prípade, ak žiaci označili klímu v škole ako
dobrú, tak aj ich postoje boli pozitívne. Jediný faktor, ktorý nepreukázal vplyv na
postoje k prírodovedným predmetom, bol socioekonomický status. Autori skúmali
relatívne málo preskúmavané faktory, ktoré sú vo výskumných prácach iných autorov zriedkavým javom. Awan et al. (2011) analyzovali vo svojej štúdii niekoľko
literárnych zdrojov, ktoré sa týkali vnímania prírodovedných predmetov. Výsledky
z týchto prác dávali do širšieho kontextu, pričom niektoré z analyzovaných zdrojov vychádzali z výsledkov veľkých výskumných projektov, ako sú PISA, TIMSS či
ROSE. Výsledky je možné zhrnúť nasledovne:
1. Žiaci z rozvojových krajín (Afrika, juhovýchodná Ázia) majú pozitívnejšie postoje k prírodovedným predmetom ako žiaci z rozvinutých krajín (Európa, Severná Amerika).
2. Žiaci mali celkovo pozitívny vzťah k prírodovedným predmetom.
3. Väčšina štúdií poskytuje len všeobecné informácie o postojoch študentov k prírodovedným predmetom. Menšina z nich sa snaží zistiť aj vplyv premenných
na postoje, pričom najčastejšou premennou, ktorej vplyv sa zisťuje, je gender.
Autori, zaoberajúci sa vplyvom pohlavia, uvádzajú, že neexistuje žiaden rozdiel
medzi chlapcami a dievčatami, prípadne pozitívnejšie postoje majú chlapci.
4. Žiaci z východnej Ázie majú negatívnejšie postoje k prírodovedným predmetom
ako žiaci z iných krajín.
5. Ak sa hodnotili jednotlivé predmety, tak najpozitívnejšie bol hodnotený prírodopis, v porovnaní s fyzikou a chémiou (zemepis nebol braný do úvahy).
6. Počet žiakov, pre ktorých sú prírodovedné predmety zaujímavé, postupne stúpa.
7. Dievčatá majú pozitívnejšie postoje k prírodopisu, chlapci k fyzike (autori chémiu neuvádzajú).
Celkovo o prírodovedné predmety prejavujú väčší záujem chlapci v porovnaní
s dievčatami. Greenfield (1996) uvádza, že na konci prvého stupňa chlapci pozitívnejšie vnímajú prírodovedné predmety v porovnaní s dievčatami. Prechodom do
druhého stupňa je situácia opačná, chlapci majú pozitívnejší postoj k prírodovedným predmetom v porovnaní s dievčatami. Na pozitívnejšie vnímanie prírodovedných predmetov chlapcami poukazujú aj Jones, Howe & Rua (2000). Vo svojom
výskume sa tiež zaoberali činnosťami, ktoré radšej vykonávajú chlapci a ktoré
dievčatá. Chlapci označili, že radi realizujú experimenty s takými predmetmi, ako
sú napríklad batérie, prípadne s rôznymi chemickými látkami. Na rozdiel od dievčat,
ktoré preferujú činnosti súvisiace so starostlivosťou o ľudské telo. Na základe uvedeného je možné sledovať, prečo chlapci preferujú fyziku a chémiu a dievčatá biológiu.
Van Roten (2004) potvrdil častokrát zistený fakt, ktorý vypovedá o pozitívnejšom
ponímaní prírodovedných predmetov chlapcami v porovnaní s dievčatami. Podľa autora sa za uvedenými výsledkami skrýva väčšia ochota chlapcov prijímať poznatky
z prírodovedných disciplín. Mavrikaki et al. (2012) analyzovali relatívne často prezentovanú premennú, ktorou je navštevovaný ročník respondentov a ako uvádzajú,
4
6(1), 2015, p. 2–13
väčší záujem o biológiu je u mladších respondentov v porovnaní so staršími. Mnoho
výskumov potvrdzuje, že negatívne postoje žiakov k prírodovedným predmetom do
veľkej miery súvisia s nedostatkom motivácie a prepojenia vedy s reálnym životom
(Osborne, Simon & Collins, 2003).
Autori uvedených zistení vo svojich štúdiách použili ako výskumný nástroj na
zisťovanie záujmu o prírodovedné predmety dotazníky, pričom sa zväčša jednalo
o škálované dotazníky. Dotazníky obsahujú výroky zamerané na záujem respondentov o biológiu a jej jednotlivé oblasti ako zoológiu, botaniku, geológiu a biológiu
človeka. V predloženom výskumnom šetrení bola však použitá metóda voľných slovných asociácií (projektívne techniky či brainwriting). Uvedená metóda je známa
skôr pre psychologické disciplíny. Použitie metódy voľných slovných asociácií nebolo
pri rešerši výskumných prác týkajúcich sa niektorého z prírodovedných predmetov
zistené ako metóda výskumu. Voľné slovné asociácie umožňujú zisťovať nielen vedomosti, ale aj názory a postoje respondentov na určitý jav či pojem. Výskumný
nástroj pozostáva z inštrukcie (znenia zadania úlohy) pre respondentov. Zadanie by
malo byť čo najpresnejšie a pochopiteľné pre danú vekovú skupinu respondentov.
Respondenti majú možnosť voľnej odpovede, čo im umožňuje vytvárať spontánne
odpovede (Novák, 1989). Spontánne odpovede nie sú zamerané len na jednu z oblastí
biológie, ale týkajú sa rôznych oblastí prírodovedných predmetov.
2
Ciele, výskumné otázky a hypotézy
Hlavným cieľom výskumného šetrenia bolo zistiť, aká oblasť z prírodovedných predmetov žiakov najviac zaujíma a či existuje rozdiel medzi chlapcami a dievčatami.
Vychádzajúc z teórie, predpokladali sme, že žiaci položia najviac otázok z biológie a že biológia ako predmet ich bude aj najviac zaujímať v porovnaní s chémiou
a fyzikou, preto ďalšie ciele výskumného šetrenia smerovali práve k biológii ako vyučovaciemu predmetu. Zisťovali sme, či budú mať väčší záujem o biológiu dievčatá
alebo chlapci, či sa líši záujem o biológiu s ohľadom na ročník a nakoniec, ktorá
oblasť biológie zaujíma viac chlapcov a ktorá viac dievčatá.
Na základe stanovených cieľov boli stanovené výskumné otázky:
1. Ktorá oblasť z prírodovedných predmetov žiakov najviac zaujíma?
2. Líši sa záujem chlapcov a dievčat o jednotlivé oblasti prírodovedných predmetov?
3. Existuje rozdiel v záujme o biológiu medzi chlapcami a dievčatami?
4. Žiaci ktorého ročníka budú mať najväčší záujem o biologické témy?
5. Ktorá biologická disciplína bude zaujímať viac chlapcov a ktorá dievčatá?
Na základe stanovených výskumných otázok boli zo vzťahových výskumných
otázok vytvorené hypotézy:
1. Žiaci budú mať väčší záujem o biológiu ako o iné prírodovedné predmety.
2. Chlapci budú mať väčší záujem o biológiu ako dievčatá, čo sa prejaví v počte
naformulovaných spontánnych otázok.
3. Mladší žiaci budú mať väčší záujem o biologické témy ako starší žiaci, ktorých
záujem bude nižší.
4a. Dievčatá bude zaujímať biológia človeka viac ako chlapcov.
4b. Chlapcov bude viacej zaujímať zoológia v porovnaní s dievčatami.
5
6(1), 2015, p. 2–13
3
Metodika
Výskumu sa zúčastnilo 389 žiakov nižšieho sekundárneho vzdelávania vo veku 10–15
rokov (priemerný vek bol 12 rokov) získaných náhodným výberom. Žiaci boli z troch
základných škôl, pričom každá zo škôl nemala alternatívny plán výučby, ale vyučovací proces prebiehal klasickým spôsobom v 45minútových hodinách. V tabuľke 1
sú uvedené počty chlapcov a dievčat v jednotlivých ročníkoch.
Tab. 1: Počet chlapcov a dievčat v jednotlivých ročníkoch
5. ročník
6. ročník
7. ročník
8. ročník
9. ročník
chlapci dievčatá chlapci dievčatá chlapci dievčatá chlapci dievčatá chlapci dievčatá
9
10
0
18
10
8
10
8
14
12
24
31
21
33
11
20
11
13
10
17
8
12
1
9
10
5
9
12
8
7
Ako metóda boli použité voľné slovné asociácie, pričom každý respondent mal
na čistý hárok papiera uviesť ľubovoľný počet spontánnych otázok – mal napísať
otázky, ktorých odpoveď ho zaujíma. Respondenti na hárky uviedli školu, ktorú
navštevujú, pohlavie a vek, zaujímali sme sa tiež, či čítajú vo voľnom čase literatúru, ktorá ich zaujíma, či využívajú počítač a internet buď doma alebo niekde
inde. Respondentom bol poskytnutý čas zodpovedajúci dĺžke jednej vyučovacej hodiny. Administrácia otázok spočívala v ich zaznamenaní a následnom začlenení do
príslušnej prírodovednej oblasti.
4
Výsledky
Celkovo bolo do analýz použitých 1 310 spontánnych otázok (priemerne 3–4 otázky
na žiaka). Položené otázky sa týkali rôznych oblastí života. Na základe charakteru
najčastejšie položených otázok boli vytvorené hlavné kategórie – oblasti záujmu:
Biológia, Vedy o Zemi, Chémia, Technológie. Každá z uvedených kategórií bola rozdelená do subkategórií. Vzhľadom k tomu, že neboli zo strany žiakov uvedené žiadne
otázky týkajúce sa fyziky, a len veľmi malé množstvo otázok z chémie a technológií,
tieto kategórie sme ďalej nerozdeľovali do subkategórií. Pozornosť sme zamerali predovšetkým na kategóriu Biológia a Vedy o Zemi. Kategória Biológia bola rozdelená
do nasledovných subkategórií: Fyziológia a anatómia človeka, Anatómia živočíchov,
Genetika, Etológia, Mikrobiológia a virológia, Vyhynuté organizmy, Človek a zvieratá, Botanika, Medicína, Výživa, Evolúcia, Neurológia, Iné.
Kategória Vedy o Zemi bola rozdelená do nasledovných subkategórií: Geológia,
Environmentalistika, Meteorológia, Koniec sveta, Astronómia.
Z kategórie „Biológia sa najviac otázok týkalo oblasti fyziológie a anatómie
človeka (241 otázok), ďalej z oblasti anatómie živočíchov (181 otázok) a najmenej
sa žiaci zaujímali o subkategóriu „Neurológia, na ktorú žiaci položili spolu iba
19 otázok. Subkategórie „Mikrobiológia a virológia a „Botanika a mykológia mali
takmer rovnaký počet položených otázok, ktorých bolo nad 60 z každej oblasti.
Najčastejšie vyskytujúcimi sa otázkami z kategórie „Biológia boli napríklad otázky
typu: „Koľko kostí má ľudské telo?, „Ako vznikla vtáčia chrípka?, „Ako vznikli
baktérie?, „Čo bolo skôr – vajce alebo sliepka?, „Prečo pes šteká?, „Ako vznikla
vtáčia chrípka?, „Prečo na jeseň opadávajú listy?, „Prežil by človek, keby nastala
doba ľadová?.
6
6(1), 2015, p. 2–13
Tab. 2: Hodnoty multivariátnej analýzy rozptylu
Wilksovo lambda
0,97
0,86
0,92
Gender
Ročník
Gender*Ročník
F-hodnota MANOVy
3,32
4,83
2,50
p (hladina významnosti)
< 0,05
< 0,001
< 0,01
6
5
priemerné skóre + SD
4
3
2
1
0
–1
ročník
5
6
7
8
9
ročník 5
chlapci
6
7
8
dievčatá
9
otázky celkom
otázky Biológia
otázky Vedy o Zemi
Graf 1: Priemerný počet otázok s ohľadom na gender a ročník
Najviac otázok z kategórie „Vedy o Zemi sa žiaci pýtali zo subkategórie „Geológia (30 otázok), po nej nasledovala „Astronómia (26 otázok) a najmenej otázok (4) z tejto kategórie bolo položených z oblasti „Koniec Sveta. Z tejto kategórie
je možné uviesť napríklad otázky: „Prečo sa vyrábajú autá, keď výfuky znečisťujú
životné prostredie?, „Prečo je v zime sneh?, „Kedy nastane koniec sveta?, „Je
niekde koniec vesmíru?
V ďalších analýzach sme zisťovali, ktoré faktory vplývajú na počet položených
otázok. Zaujímalo nás, ktoré oblasti zaujímajú mladších a starších žiakov. Súčty
spontánnych otázok boli definované ako závislé premenné. Pohlavie, vek, ročník,
čítanie, prítomnosť počítača a internetu boli faktormi v multivariátnej analýze rozptylu. V tabuľke 2 sú uvedené hodnoty MANOVy, pričom sú uvedené len významné
rozdiely. Preto sa v ďalšej časti výsledkov venuje pozornosť len genderu a ročníku.
Pohlavné rozdiely a ročník mali vplyv na počet položených spontánnych otázok.
Zistili sme štatisticky významný rozdiel v počte položených otázok medzi chlapcami
a dievčatami celkovo a tiež v oblasti biológia (graf 1). Celkovo najviac otázok položili
dievčatá rovnako ako z oblasti biológia. Najviac otázok kládli dievčatá v šiestom ročScientia in educatione
7
6(1), 2015, p. 2–13
níku, naopak najmenej otázok sa pýtali v deviatom ročníku. Chlapci položili najviac
otázok v siedmom ročníku a najmenej v piatom ročníku. Z kategórie „Vedy o Zemi
bol rozdiel v položených otázkach medzi chlapcami a dievčatami minimálny, pričom
viac otázok položili z tejto oblasti chlapci, z čoho vyplýva, že chlapcov viac zaujímajú informácie o Zemi, astronómia, meteorológia apod. Pri vyhodnocovaní otázok
z kategórie „Biológia boli zaznamenané pohlavné rozdiely v jednotlivých ročníkoch. Kým dievčatá kládli výrazne najviac otázok z kategórie „Biológia v šiestom
ročníku, chlapci kládli najviac biologických otázok v siedmom ročníku. Najmenej
otázok položili dievčatá aj chlapci zhodne v piatom ročníku.
Celkovo bolo najviac spontánnych otázok položených v siedmom ročníku, v ďalších ročníkoch počet otázok postupne klesal. Z oblasti biológie bolo najviac otázok
položených v šiestom ročníku (330), následne v siedmom (258), čo mohlo byť spôsobené obsahom učebného predmetu v daných ročníkoch. Obsah učiva v týchto
ročníkoch je zameraný na biológiu človeka a jeho telo, zdravie, taktiež na stavbu
tiel živých organizmov, čo dokazuje aj najvyšší počet otázok položených z oblasti
fyziológie a anatómie človeka (241 otázok). Najmenej otázok z biológie položili žiaci
piateho ročníka, čo je zaujímavé, nakoľko práve žiaci piateho ročníka majú najpozitívnejšie postoje k predmetu biológia.
Z oblasti „Vedy o Zemi neboli v jednotlivých ročníkoch zistené až také veľké
rozdiely v počte položených otázok, avšak najviac otázok z tejto kategórie bolo položených v ôsmom ročníku (33), čo bolo pravdepodobne spôsobené tým, že práve
v ôsmom ročníku je vyučovanie zamerané na Zem, geologické procesy apod. Najmenej otázok z kategórie „Vedy o Zemi položili žiaci v šiestom ročníku. V ostatných
ročníkoch boli rozdiely nepatrné (graf 2).
5,5
5,0
4,5
4,0
priemerné skóre + SD
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
–0,5
5
6
7
8
ročník
9
otázky celkom
otázky Biológia
otázky Vedy o Zemi
Graf 2: Priemerný počet otázok s ohľadom na ročník
8
6(1), 2015, p. 2–13
Štatisticky významný rozdiel bol zistený medzi oblasťami „Vedy o Zemi, a to
v prospech geológie u ôsmakov (p < 0,001), taktiež v oblasti meteorológie u ôsmakov
(p < 0,05) a astronómie u siedmakov (p < 0,05) (graf 3).
0,25
priemerný počet otázok
0,20
0,15
geológia
meteorológia
0,10
koniec sveta
astronómia
0,05
0,00
5
6
7
8
9
ročník
Graf 3: Priemerný počet otázok z geologických oblastí s ohľadom na ročník
Zistili sme vplyv ročníka v oblasti „Biológia, kde bol potvrdený štatisticky významný rozdiel v počte položených otázok medzi jednotlivými ročníkmi (p < 0,001)
vzhľadom na jednotlivé oblasti. Žiaci sa pýtali najmä otázky z oblasti „Biológia
človeka a „Zoológia. Kým o „Biológiu človeka prejavili najvyšší záujem žiaci
v siedmom ročníku (64 otázok), na „Zoológiu sa pýtali žiaci najviac v šiestom ročníku (54 otázok). Naopak najnižší záujem o zoológiu prejavili žiaci v piatom ročníku
(18 otázok) a o biológiu človeka v ôsmom ročníku (25 otázok). Z oblasti „Etológia
sme zaznamenali výrazný nárast počtu otázok v šiestom ročníku v porovnaní s ostatnými ročníkmi, kde bol počet položených otázok nižší (graf 4).
1,00
0,90
priemerný počet otázok
0,80
0,70
geológia
0,60
biológia človeka
0,50
zoológia
0,40
genetika
0,30
etológia
0,20
botanika
0,10
0,00
5
6
7
8
9
ročník
Graf 4: Priemerný počet otázok z biologických oblastí s ohľadom na ročník
9
6(1), 2015, p. 2–13
Žiaci sa zaujímali nielen o oblasti, ktoré sa vyučujú, ale taktiež sa pýtali aj
na otázky z iných odborov, ako je evolúcia, neurológia i medicína, ktorým sa až
taká pozornosť na školách nevenuje. Štatisticky významný rozdiel vo vzťahu pohlavie*ročník bol zistený pri evolúcii (p < 0,05) a pri neurológií (p < 0,05). Chlapci
položili najviac otázok zameraných na evolúciu v siedmom ročníku a mali najväčší
záujem o oblasť evolúcie v šiestom ročníku a najmenej v ôsmom ročníku.
5
Diskusia a záver
Analýzou spontánnych otázok sme zisťovali, ktoré oblasti prírodovedných predmetov žiakov najviac zaujímali. Prvou hypotézou sme sa snažili overiť, že žiaci budú
mať väčší záujem o biológiu ako o iné prírodovedné oblasti, ktorá sa potvrdila.
Viac ako 91 % všetkých otázok predstavovali otázky z biológie a nie z fyziky alebo
chémie, čím sa potvrdilo, že o biológiu majú žiaci najväčší záujem. K rovnakým
zisteniam dospeli aj autori z Izraela, pričom respondenti položili 49,6 % otázok z biológie (Baram-Tsabari & Yarden, 2005). Jedným z dôvodov, prečo je o biológiu
väčší záujem v porovnaní s fyzikou a chémiou, môže byť súvislosť s obsahom daného
predmetu. Ten môže byť pre žiakov zdanlivo zrozumiteľnejší a konkrétnejší, ako sú
fyzika a chémie. V týchto dvoch predmetoch sa vo väčšej miere preberajú veci, ktoré
sú mikroskopických rozmerov a pre žiakov sú príliš abstraktné, preto aj ťažko predstaviteľné. V bežnom živote sa žiaci, aspoň z ich pohľadu, stretávajú viac s javmi
typickými pre biológiu, keď môžu pozorovať rastliny či živočíchy. Prípadne sledujú
na sebe či na príbuzných rôzne fyziologické deje, ako je napríklad kýchanie, kašeľ,
potenie atď. Preto bol pravdepodobne zistený výsledok, že počet otázok týkajúcich
sa biológie výrazne prevyšoval otázky z chémie a fyziky.
V druhej hypotéze bolo predpokladané, že chlapci budú mať väčší záujem o prírodovedné predmety ako dievčatá, čo sa prejaví v počte naformulovaných spontánnych
otázok. Daná hypotéza sa nepotvrdila, pretože väčší záujem o túto skupinu predmetov bol zistený práve u dievčat. Dôvodom môže byť zistenie, že väčšina otázok
sa týkala biológie, na ktorú boli viac zvedavé dievčatá v porovnaní s chlapcami,
a tento jav spôsobil, že celkový počet otázok bol položený práve dievčatami. Podobne vo výskume Baram-Tsabari & Yarden (2005) dievčatá položili celkovo 70 %
biologických otázok a chlapci dominovali vo všetkých ostatných oblastiach okrem
biológie. Ako zistili aj iní autori (napr. Awan et al., 2011), biológia je dievčatami
hodnotená pozitívnejšie v porovnaní s chlapcami. To môže súvisieť s väčším záujmom o predmety, kde dochádza k stretávaniu sa s učebným materiálom súvisiacim
so životom ako takým, čo je hodnotené pozitívnejšie viac dievčatami. Na rozdiel od
chlapcov, ktorí viac preferujú vedomosti z predmetov, kde sa pracuje s technikou,
experimentmi atď. Tento fakt môže byť dôvodom, prečo je práve biológia pozitívnejšie hodnotená dievčatami. V podobných intenciách sa vyjadrujú aj iní autori, ako
napríklad Hola (2005) či Lee & Burkam (1996).
Tretia hypotéza verifikovala, že mladší žiaci budú mať väčší záujem o biológiu
v porovnaní s dievčatami, táto hypotéza sa však nepotvrdila. Z oblasti biológie bolo
najviac otázok položených v šiestom ročníku a následne v siedmom čo mohlo byť
spôsobené obsahom učebného predmetu v daných ročníkoch. Obsah učiva v týchto
ročníkoch je zameraný na biológiu človeka a jeho telo, zdravie, taktiež na stavbu tiel
živých organizmov, čo dokazuje aj najvyšší počet otázok položených z oblasti fyziológie a anatómie človeka. Najmenej otázok z biológie položili žiaci piateho ročníka.
Čo je zaujímavý jav, nakoľko práve žiaci piateho ročníka majú najpozitívnejší postoj
10
6(1), 2015, p. 2–13
k predmetu biológia, ktorý bol dokázaný vo viacerých výskumných prácach (napr.
Kubiatko, 2011; Vlčková & Kubiatko, 2014). Prečo bol tento jav zistený? Je možné
sa len domnievať na základe toho, že postoj k biológii môže byť preto pozitívny,
že pre žiakov je preberaný obsah na hodinách zaujímavý, resp. výklad učiteľa môže
byť obohatený o prvky, ktoré už vo vyšších ročníkoch pozorované nie sú. Počet otázok bol pravdepodobne preto nižší, lebo žiaci majú ešte prebratého relatívne málo
učiva, preto sa ich otázky viažu výsostne na tematické okruhy, ktoré boli náplňou
vyučovacích hodín biológie. Okrem biológie sa žiaci zaujímali aj o iné oblasti. Vedy
o Zemi boli druhou najfrekventovanejšou oblasťou, ktorá žiakov zaujímala, ďalej nasledovala chémia a technológie. Vo väčšine výskumných prác, týkajúcich sa záujmu
o biológiu či aj iné prírodovedné predmety, bolo zistené, že s postupujúcim vekom
záujem žiakov klesá (Mavrikaki et al., 2012; Prokop, Tuncer & Chudá, 2007). Dôvodom odlišného zistenia v našom výskume v porovnaní s inými môže byť to, že autori
iných výskumných štúdií použili ako techniku dotazník so škálovanými položkami,
pričom v našom prípade sa jednalo o iný typ zisťovania záujmu (metóda voľných
slovných asociácií), čo môže súvisieť s odlišnými zisteniami.
Ďalšou hypotézou sme sa snažili overiť, že dievčatá bude zaujímať biológia človeka viacej ako chlapcov a naopak chlapcov bude viacej zaujímať zoológia. Hypotéza
však nebola potvrdená (potvrdená bola len jej prvá časť, druhá nie). Dievčatá síce
mali väčší záujem o biológiu človeka v porovnaní s chlapcami, ale k podobným zisteniam sme dospeli aj v zoológii, teda väčší záujem o zoológiu mali dievčatá. Respondenti kládli najviac biologických otázok zameraných na biológiu človeka a až po nej
nasledovala zoológia. K rozdielnym zisteniam dospeli aj Baram-Tsabari & Yarden
(2005), kde sa žiaci viac zaujímali o zoológiu.
Z celkových zistení vyplýva, že i keď sú postoje žiakov nižšieho sekundárneho
vzdelávania k predmetu biológia skôr neutrálne, napriek tomu sa žiaci najviac zaujímali o biológiu v porovnaní s inými prírodovednými oblasťami, ako je chémia
a fyzika. Prostredníctvom spontánnych otázok sme zistili, že vedy o Zemi žiakov
zaujímajú hneď po oblasti biológie. Žiakov zaujímala geológia, astronómia, environmentalistika a tiež meteorológia.
Učiteľ by mohol využiť práve spontánne otázky a tak zistiť, čo žiakov zaujíma,
a v danom ročníku konkrétne tematické celky obohatiť o poznatky, na ktoré sa žiaci
dopytovali, čo môže mať pozitívny vplyv na postoje žiakov k biológii. Učiteľ by mal
žiakov motivovať a preberané učivo do istej miery prepájať s reálnym život, pretože
žiakov zaujímajú otázky, ktoré sú aplikovateľné v živote. Z biológie mali žiaci najväčší záujem o oblasť fyziológia a anatómia človeka a taktiež ich zaujímala zoológia.
Medzi najčastejšie položené otázky patrili tie, v ktorých sa žiaci dopytovali na baktérie, zaujímali sa o vesmír, vyhynuté živočíchy apod. Učiteľ môže tieto otázky využiť
na hodinách biológie, žiakom zadá vypracovanie projektov alebo semestrálnych prác,
kde sa žiaci k odpovediam na otázky dopracujú sami.
Poděkování
Autori štúdie ďakujú oponentom za ich pripomienky, ktoré viedli k skvalitneniu
a vyššej úrovni textu.
Literatura
Awan, R. U. N., Sarwar, M., Naz, A. & Noreen, G. (2011). Attitudes toward science
among school students of different nations: a revew study. Journal of College Teaching
& Learning, 8(2), 43–50.
11
6(1), 2015, p. 2–13
Baram-Tsabari, A. & Yarden, A. (2005). Characterizing children’s spontaneous interests
in science and technology. International Journal of Science Education, 27(7), 803–826.
Dopita, M. & Grecmanová, H. (2008). Středoškoláci a zájem o přírodní vědy.
e-Pedagogium, 8(4), 31–46.
Greenfield, T. A. (1996). Gender, ethnicity, science achievement and attitudes. Journal
of Research in Science Teaching, 33(8), 901–933.
Hola, I. A. (2005). Uncovering gender differences in science achievement and attitudes
towards science for Jordanian primary pupils. Damascus University Journal, 21(1),
19–53.
Jones, M. G., Howe, A. & Rua, M. J. (2000). Gender differences in students’ experiences,
interests, and attitudes toward science and scientists. Science Education, 84(2), 180–192.
Krapp, A. (1999). Interest, motivation and learning: An educational-psychological
perspective. European Journal of Psychology of Education, 14(1), 23–40.
Kubiatko, M. (2011). Bez prírodopisu to nejde alebo ako ho vnímajú žiaci základných
škôl. Studia Paedagogica, 16(2), 75–88.
Lee, V. E. & Burkam, D. T. (1996). Gender differences in middle grade science
achievement: Subject domain, ability level, and course emphasis. Science Education,
80(6), 613–650.
Lewin, K. (1951). Field theory in social science. New York: Harper & Row.
Mandíková, D. (2009) Postoje žáků k přírodním vědám – výsledky výzkumu PISA 2006.
Pedagogika, 59(4), 380–395.
Mavrikaki, E., Koumparou, H., Kyriakoudi, M., Papacharalampous, I. & Trimandili, M.
(2012). Greek secondary school students’ views about biology. International Journal of
Environmental & Science Education, 7(2), 217–232.
Murphy, C. & Beggs, J. (2003). Children’s attitudes towards school science. School
Science Review, 84(308), 109–116.
Novák, Z. (1989). Test volných slovných asociací jako test školních znalostí. Pedagogika,
39(4), 431–445.
Nuttin, L. (1984). Motivation, planning, and action. Leuven: University Press.
Osborne, J., Simon, S. & Collins, S. (2003). Attitudes towards science: a review of the
literature and its implications. International Journal of Science Education, 25(9),
1 049–1 079.
Papanastasiou, C. & Papanastasiou, E. C. (2004). Major influences on attitudes toward
science. Educational Research and Evaluation, 10(3), 239–257.
Pavelková, I., Škaloudová, A. & Hrabal, V. (2010). Analýza vyučovacích předmětů na
základě výpovědí žáků. Pedagogika, 55(1), 38–61.
Prokop, P. & Komorníková, M. (2007). Postoje k prírodopisu u žiakov druhého stupňa
základných škôl. Pedagogika, 57(1), 37–46.
Prokop, P., Prokop, M. & Tunnicliffe, S. D. (2007). Is biology boring? Student attitudes
toward biology. Journal of Biological Education, 42(1), 36–39.
Prokop, P., Tuncer, G. & Chudá, J. (2007). Slovakian students’ attitudes toward biology.
Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 3(4), 287–295.
12
6(1), 2015, p. 2–13
Ramsden, J. M. (1998). Mission impossible?: Can anything be done about attitudes to
science? International Journal of Science Education, 20(2), 125–137.
Rathunde, K. (1993). The experience of interest: A theoretical and empirical look at its
role in adolescent talent development. In M. Maehr & P. Pintrich (Eds.), Advances in
motivation and achievement (59–98). London: Jai Press Inc.
Říčan, P. (2010). Psychologie osobnosti: obor v pohybu. Praha: Grada.
Skamp, K. & Logan, M. (2005). Students’ interest in science across the middle school
years. Teaching Science, 51(4), 8–15.
Sláviková, V., Igaz, C. & Adam, M. (2012). Postoje žiakov 8. ročníka ZŠ k predmetu
Biológia 8. Biológia – Ekológia – Chémia, 16(2), 2–4.
Van Roten, F. C. (2004) Gender differences in attitudes toward science in Switzerland.
Public Understanding of Science, 13(2), 191–199.
Veselský, M. (1999). Záujem žiakov o prírodovedné učebné predmety na základnej škole
a hodnotenie ich dôležitosti – z pohľadu žiakov 1. ročníka gymnázia. In Psychologica –
Zborník Filozofickej fakulty UK, 37 (79–86). UK: Bratislava.
Veselský, M. (2010). Motivácia žiakov učiť sa. Bratislava: Univerzita Komenského.
Veselský, M. & Hrubišková, H. (2009). Zájem žáku o učební předmět chemie.
Pedagogická orientace, 19(3), 45–64.
Vlčková, J. & Kubiatko, M. (2014). Přírodopis v očích žáků 2. stupně základních škol.
e-Pedagogium, 14(1), 20–37.
Jana Fančovičová, [email protected]
Trnavská univerzita, Pedagogická fakulta
Katedra biológie
Priemyselná 4, P.O. BOX 9, 918 43 Trnava, Slovensko
Milan Kubiatko, [email protected]
Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta
Institut výzkumu školy a zdraví
Poříčí 31a, 603 00 Brno
13
6(1), 2015, p. 2–13
p. 14–39
ISSN 1804-7106
Výuka molekulární biologie na gymnáziích:
analýza současného stavu
a možnosti její podpory
Vanda Janštová, Martin Jáč
Abstrakt
Molekulární biologie je rychle se rozvíjející vědní obor a s jejími metodami se setkáváme
i v každodenním životě. Proto je důležité, aby byla zastoupena ve výuce biologie na gymnáziích. Jedním z cílů studie bylo analyzovat rozložení vzdělávacího obsahu molekulární
biologie na úrovni gymnaziálních školních vzdělávacích programů (ŠVP) do jednotlivých
ročníků a zjistit, která molekulárně biologická témata jsou v ŠVP zastoupena a jak často.
Dalším cílem bylo otestovat srozumitelnost a atraktivitu pokročilých molekulárně biologických laboratorních cvičení určených pro žáky střední školy. ŠVP celkem 160 gymnázií
ze všech krajů ČR byly hodnoceny z hlediska zařazení deseti tematických kategorií výukového obsahu molekulární biologie ve vyučovacích předmětech biologie, chemie a volitelných biologických a chemických seminářích. Data byla analyzována shlukovou analýzou
a následným χ2 testem nezávislosti. V letech 2011–2013 byly realizovány čtyři různé typy
praktických cvičení z molekulární biologie, kterých se zúčastnilo 466 žáků středních škol.
Cvičení probíhala buď na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze, nebo na
středních školách, vedl je vysokoškolský lektor nebo středoškolský učitel. Po ukončení cvičení žáci vyplnili reflektivní dotazník, ve kterém laboratorní cvičení zhodnotili. Získaná
data byla zpracována pomocí analýzy rozptylu. Výsledky ukazují, že molekulárně biologická témata jsou do výuky na gymnáziích zařazena převážně izolovaně v posledním ročníku povinné výuky biologie či chemie. Řada témat je v rámci povinné výuky opomíjena,
případně je zařazena pouze v povinně volitelných seminářích. Realizovaná molekulárně
biologická cvičení byla žáky celkově hodnocena velmi kladně. Byly zjištěny rozdíly hodnocení cvičení v závislosti na typu cvičení, na vyučujícím a místě průběhu laboratorního
cvičení. Na základě výsledků je možné doporučit více provázat učivo molekulární biologie
a ostatních biologických oborů a zařazovat pokročilá laboratorní cvičení do výuky.
Klíčová slova: molekulární biologie, výuka, gymnázium, školní vzdělávací program, laboratorní cvičení.
14
6(1), 2015, p. 14–39
Teaching Molecular Biology at Grammar
Schools: Analysis of the Current State and
Potential of its Support
Abstract
Molecular biology is a very progressive field of science. Moreover, its methods and results
are closely connected with our everyday lives. It is therefore crucial to implement this field
into grammar school biology curriculum. The first aim of this study was to analyse how the
molecular biology content is distributed into different years in School Education Programmes (SEPs) of Czech grammar schools and which molecular biology topics are included and
how often. Another aim of the study was to test the comprehensibility and attractiveness
of advanced molecular biology laboratory courses for grammar school students. The implementation of molecular biology topics into compulsory and optional biology and chemistry
classes in the SEPs of 160 grammar schools was evaluated together with their distribution
into different years. The data was analysed by a cluster analysis and subsequent chi-square
test for independence. During years 2011–2013, we organized four different types of laboratory courses focused on molecular biology topics. The laboratory courses took place at
the Faculty of Science, Charles University in Prague or at participating grammar schools
and were taught by a university lecturer or a grammar school biology teacher. Students
who participated in the courses (n = 466) filled in an evaluation questionnaire at the
end of the laboratory exercise. The data was analysed by the analysis of variance. The
results indicate that molecular biology topics in the SEPs are mostly included in a single
year (usually the last year of compulsory biology and chemistry education). Some of the
topics were not included in the majority of compulsory classes and were found mainly in
optional classes. The practical laboratory courses were rated very positively by students.
Significant differences were found in ratings of different types of courses. Student ratings
were also dependent on other variables (lecturer, site of the course). Based on the results,
our conclusion is that molecular biology should be implemented in the grammar school
curriculum much more with the support of advanced laboratory courses.
Key words: molecular biology, instruction, grammar school, school education programme,
laboratory exercise.
15
1
Úvod
Molekulární biologie je jednou z biologických disciplín, která v posledních dekádách prodělala rychlý rozvoj, a dnes jsou její metody rutinně využívány v celé řadě
biologických i medicínských odvětví. Díky molekulárně biologickým metodám jsou
dnes upřesňovány vztahy mezi organismy, konstruovány geneticky modifikované organismy (GMO), s nimiž se pojí velká očekávání i emoce, aktuální se stává také
diagnostika na základě analýzy sekvencí DNA jednotlivých pacientů i genová terapie. Je to tedy obor biologie, se kterým se čím dál tím častěji budeme setkávat
v našem každodenním životě. Jako občané se navíc musíme rozhodovat, jaký postoj
zaujmeme například ke GMO nebo genové terapii. Z těchto důvodů je více než žádoucí, aby výuka molekulární biologie včetně jejích metod byla součástí biologického
kurikula na středních školách.
2
Teoretická východiska
Molekulární biologie patří mezi abstraktní obory a pro žáky je často obtížné porozumět jejím konceptům a reálně si je představit (Lewis & Wood-Robinson, 2000).
Z tohoto důvodu je, převážně v zahraničí, rozpracováno několik didaktických přístupů, pomocí kterých lze molekulárně biologické poznatky žákům zprostředkovat.
Vědci běžně používají bioinformatické přístupy při práci s genovými databázemi,
např. při zpracovávání sekvencí DNA. Jednou z možností, jak přiblížit výuku molekulární biologie skutečné práci profesionálních biologů, je právě výuka bioinformatiky. K dispozici je řada metodických návodů a námětů pro konkrétní využití
ve výuce na středních školách (Wefer & Anderson, 2008; Offner & Pohlman, 2010;
Gallagher et al., 2011; Ondřej & Dvořák, 2012; Wood & Gebhardt, 2013). V USA
není bioinformatika součástí středoškolských standardů žádného z federálních států
a také na úrovni kurikula je zastoupena relativně málo, nejvíce v kontextu evoluce,
mutací a klasifikace organizmů (Wefer & Sheppard, 2008). Využití bioinformatiky
ve výuce vedlo ke zlepšení schopnosti žáků vysvětlit souvislosti, zdůvodňovat fakta
a využívat v diskuzi o genetických tématech relevantní argumenty. Kromě toho žáci
lépe chápali principy vědecké práce (Gelbart & Yarden, 2006; Tsui & Treagust, 2003,
2007), i když míra nově nabytých znalostí byla různá podle typologie žáků – autoři
rozlišují žáky zaměřené na výzkumné postupy a žáky zaměřené na plnění úkolu (viz
Gelbart, Brill & Yarden, 2009). Je zřejmé, že pro zabezpečení kvalitní výuky bioinformatiky na středních školách je nutné zajistit další vzdělávání učitelů biologie
a zařadit bioinformatiku do přípravy budoucích učitelů biologie. Evropská organizace pro molekulární biologii (European Molecular Biology Organization; EMBO),
proto pořádá kurzy bioinformatiky pro středoškolské učitele (Wood & Gebhardt,
2013). V květnu 2014 tento kurz poprvé proběhl i v České republice.
Další možností při výuce molekulárně biologických témat je využití modelů, které
si žáci sami vyrobí. Názornost modelu tak může zlepšit představy žáků o strukturách
a procesech, které ve středoškolské výuce nelze běžně pozorovat (Malacinski & Zell,
1996; Srinivasan, 1998; Byrd, 2000; Donovan & Venville, 2005; Balgopal & Bondy,
2011). Podobný význam pro zvýšení srozumitelnosti výkladu molekulárně biologických témat má využívání analogií (Venville & Donovan, 2006; Woody & Himelblau,
2013). Jako možné a vhodné se ukazuje i využití odborných a populárně naučných
výukových textů či animací (Bowling, Zimmer & Pyatt, 2014; Drits-Esser et al.,
2014).
16
6(1), 2015, p. 14–39
Řada autorů prokázala, že je možné efektivně odbourat miskoncepty žáků během
výuky molekulárně biologických praktických cvičení (Franke & Bogner, 2011). Tato
praktická cvičení nejčastěji probíhají na specializovaných pracovištích (Ben-Nun,
Stolarsky & Yarden, 2009; Scharfenberg & Bogner, 2013a, b). Obdobně je v České
republice možné provést praktická cvičení ve spolupráci s univerzitami nebo pracovišti Akademie věd ČR. Na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze
probíhají molekulárně biologická praktická cvičení již pátým rokem (Falteisek, Černý
& Janštová, 2013; Janštová, Pavlasová & Černý, 2014).
V České republice je na úrovni kurikulárních dokumentů stanoven vzdělávací obsah jednotlivých vzdělávacích oborů na gymnáziu (včetně biologie) Rámcovým vzdělávacím programem pro gymnázia (RVP G, 2007). Vzdělávací obsah je tvořen učivem
a očekávanými výstupy, které tvoří vzájemně velmi úzce provázaný celek, přičemž je
učivo v RVP G „chápáno jako prostředek k dosažení stanovených očekávaných výstupů (RVP G, 2007: s. 12). Vzdělávací obsah oboru biologie je v RVP G rozčleněn
celkem do deseti tematických okruhů, které zahrnují základní dílčí disciplíny oboru.
Molekulární biologie je v kontextu vzdělávacího obsahu oboru biologie v RVP G explicitně zmíněna pouze v tematickém okruhu genetika na úrovni učiva „molekulární
a buněčné základy dědičnosti (RVP G, 2007: s. 34). V tematickém okruhu obecná
biologie je možné dovodit, že znalosti z molekulární biologie bude žák potřebovat
k dosažení očekávaného výstupu, kdy „žák objasní stavbu a funkci strukturních složek a životní projevy prokaryotních a eukaryotních buněk v rámci učiva „buňka –
stavba a funkce (RVP G, 2007: s. 31). Obdobně v tematickém okruhu biologie virů
je zahrnuto učivo „stavba a funkce virů, k jehož osvojení a dosažení očekávaného
výstupu „žák charakterizuje viry jako nebuněčné soustavy (RVP G, 2007: s. 31)
jsou potřeba alespoň základní znalosti z molekulární biologie. Molekulární biologie
je tedy ve vzdělávacím obsahu oboru biologie v RVP G zařazena poměrně izolovaně, přičemž z formulací očekávaných výstupů a učiva převážné části tematických
okruhů (viz např. biologie rostlin, biologie hub, biologie živočichů a biologie člověka;
RVP G, 2007: s. 32–33) není zřejmé, zda je postačující osvojení učiva a dosažení
očekávaných výstupů na úrovni orgánové, buněčné či molekulární. Kromě vzdělávacího oboru biologie je molekulárně biologická tematika v RVP G zařazena také ve
vzdělávacím oboru chemie, konkrétně v tematickém okruhu biochemie. Součástí tohoto tematického okruhu je mimo jiné učivo „proteiny, nukleové kyseliny, přičemž
očekávané výstupy reflektují úlohu těchto biologických makromolekul v živých organismech (RVP G, 2007: s. 31). Molekulární biologie má kromě vzdělávacích oborů
biologie a chemie také vztah ke vzdělávacímu oboru výchova ke zdraví. Vzdělávací
obsah tohoto oboru zahrnuje například témata péče o reprodukční zdraví, metody
asistované reprodukce či rizika ohrožující zdraví a jejich prevence (RVP G, 2007:
s. 58–60), přičemž tato témata souvisejí s problematikou cytogenetiky či mutací.
Vzhledem ke značnému významu molekulární biologie, která zasahuje do všech
oblastí biologického výzkumu a tvoří jeden ze základních konceptů současné biologie
(viz např. Nurse, 2003), považujeme za nutné, aby byla tato disciplína zastoupena
ve výuce na gymnáziích a tedy na úrovni gymnaziálních školních vzdělávacích programů (ŠVP). Prvním z cílů této studie bylo analyzovat zastoupení molekulární
biologie v ŠVP gymnázií v učebních osnovách vyučovacích předmětů biologie, chemie a volitelných seminářů z biologie a chemie. Proto jsme si položili dvě výzkumné
otázky, na které jsme se snažili najít odpověď:
1. Která témata molekulární biologie jsou v učivu a očekávaných výstupech na
úrovni ŠVP zastoupena a jaká je jejich četnost?
17
6(1), 2015, p. 14–39
2. Jaké je rozložení vzdělávacího obsahu molekulární biologie na úrovni ŠVP v jednotlivých ročnících gymnázia?
Očekáváme, že zastoupení konkrétních molekulárně biologických témat bude na
úrovni ŠVP, vzhledem k decentralizovanému způsobu tvorby tohoto kurikulárního
dokumentu, značně různorodé. Dále předpokládáme, že molekulární biologie bude do
učebních osnov vyučovacích předmětů v ŠVP (biologie, chemie a volitelné semináře
z biologie a chemie) zařazena spíše izolovaně (převážně v rámci jednoho ročníku).
Dalším z cílů naší studie bylo otestovat srozumitelnost a atraktivitu pokročilých
laboratorních cvičení z molekulární biologie pro žáky středních škol. V tomto ohledu
nás zajímalo, které faktory mohou mít vliv na hodnocení praktických cvičení z molekulární biologie žáky středních škol. V našem výzkumu jsme se zaměřili na 3 hlavní
faktory: typ laboratorního cvičení, místo konání laboratorního cvičení a osobu lektora vedoucího daného cvičení, sledovali jsme ale také vliv pohlaví či ročníku střední
školy. Předpokládali jsme, že prostředí vysoké školy a zkušenosti vysokoškolského
lektora s realizací cvičení z molekulární biologie mohou mít pozitivní vliv na vnímání
(hodnocení) praktických cvičení žáky.
3
Metodika
3.1
Komparativní analýza gymnaziálních školních
vzdělávacích programů
Při sestavení souboru gymnaziálních školních vzdělávacích programů jsme vycházeli
ze seznamu gymnázií zapsaných v Rejstříku škol a školských zařízení Ministerstva
školství, mládeže a tělovýchovy (Rejstřík škol a školských zařízení MŠMT, 2014,
verze 2.39, stav k 26. září 2014) a z něj vycházejícího Adresáře škol a školských zařízení MŠMT a Ústavu pro informace ve vzdělávání (Adresář škol a školských zařízení
MŠMT a ÚIV, 2014, revize 1212003, stav k 26. září 2014). Podle seznamu a adresáře gymnázií zapsaných v Rejstříku škol a školských zařízení (celkem 381 gymnázií
k 26. září 2014) jsme z webových stránek jednotlivých škol získávali jejich aktuální
ŠVP. Celkem se nám podařilo shromáždit 160 ŠVP (42 % gymnázií v České republice), přičemž u 106 škol (27,8 % gymnázií v České republice) z tohoto souboru jsme
měli k dispozici osnovy ŠVP pro volitelný předmět seminář z biologie a 108 ŠVP
obsahovalo osnovy pro volitelný předmět seminář z chemie. Podle Rámcového vzdělávacího programu pro gymnázia je „školní vzdělávací program povinnou součástí
dokumentace školy a musí být zveřejněn na přístupném místě (RVP G, 2007: s. 85).
Školy tedy podle RVP G nemají povinnost zveřejňovat ŠVP na svých webových
stránkách, postačující je jeho dostupnost v tištěné podobě, např. v kanceláři školy.
Námi sestavený soubor ŠVP tak představuje dostupný výběr (Gavora, 2010; Cohen,
Manion & Morrison, 2011). Vzhledem k počtu ŠVP v našem výběru (42 % ŠVP
všech gymnázií v ČR) a zastoupení gymnázií ze všech 14 krajů ČR (viz tab. 1) je
možné sestavený soubor považovat za reprezentativní, neboť nelze předpokládat, že
by obsahová stránka ŠVP (např. osnovy jednotlivých vyučovacích předmětů) mohla
být zásadně ovlivněna způsobem jeho dostupnosti (webové stránky školy, kancelář
školy, vedení školy).1
1
Na základě doporučení jednoho z anonymních recenzentů příspěvku jsme dodatečně analyzovali dle stejné metodiky deset gymnaziálních ŠVP, které nebyly volně přístupné na webových
stránkách školy. Obsahová struktura těchto deseti ŠVP byla obdobná jako v případě ŠVP získaných
z webových stránek školy. V rámci kategorizace učiva a očekávaných výstupů molekulární biologie
a následné shlukové analýze jsme nezjistili žádné zásadní odlišnosti.
18
6(1), 2015, p. 14–39
Tab. 1: Počet ŠVP gymnázií z jednotlivých krajů České republiky zahrnutých do analýzy
a jejich procentuální podíl z celkového počtu gymnázií v daném kraji (zdroj: autoři)
Kraj
Praha
Středočeský
Jihočeský
Plzeňský
Karlovarský
Ústecký
Liberecký
Královéhradecký
Pardubický
Vysočina
Jihomoravský
Olomoucký
Moravskoslezský
Zlínský
Počet ŠVP Podíl z celkového
v analýze počtu škol v kraji
28
38,9 %
12
32,4 %
10
38,5 %
3
20,0 %
5
50,0 %
9
39,1 %
8
57,1 %
9
39,1 %
6
28,6 %
11
61,1 %
18
43,9 %
11
55,0 %
19
43,2 %
11
64,7 %
V rámci komparativní analýzy ŠVP jsme posuzovali rozložení učiva molekulární
biologie v jednotlivých ročnících gymnázia v povinných vyučovacích předmětech
biologie a chemie a dále v navazujících volitelných vyučovacích předmětech (volitelné semináře z biologie a chemie). Hodnocení se týkalo 1. až 4. ročníku čtyřletého gymnázia a odpovídajících ročníků vyššího stupně víceletého gymnázia (obor
gymnázium – kódy oborů 79-41-K/41, 79-41-K/61 a 79-41-K/81). Kromě rozložení
učiva molekulární biologie do jednotlivých ročníků jsme se také zaměřili na obsahové zastoupení jednotlivých tematických okruhů molekulární biologie na úrovni
učiva a očekávaných výstupů. Za tímto účelem jsme zpracovali systém deseti kategorií vzdělávacího obsahu molekulární biologie (viz tab. 2), do kterých jsme při
obsahové analýze ŠVP řadili zastoupení učiva a očekávaných výstupů v jednotlivých
ročnících povinných vyučovacích předmětů a dále jejich zastoupení ve volitelných
vyučovacích předmětech. Kategoriální systém vychází, vzhledem k obecnosti vzdělávacího obsahu tematického okruhu genetika v RVP G, z obsahu učiva molekulární
biologie v současných gymnaziálních učebnicích genetiky (Šmarda, 2003; Kočárek,
2004), které jsou dostupné na knižním trhu a využívané ve školní výuce. Obě učebnice reflektují současný stav molekulární biologie jako vědního oboru a z hlediska
ontodidaktické i psychodidaktické transformace je považujeme za velice zdařilé.
Obsahová a konstruktová validita systému kategorií pro analýzu vzdělávacího
obsahu molekulární biologie (viz tab. 2) byla ověřena jedním odborníkem na didaktiku biologie a jedním odborníkem v oboru molekulární biologie. Hodnotitelé
posuzovali navržený systém kategorií, obsahovou náplň jednotlivých kategorií a využitelnost celého systému pro obsahovou analýzu gymnaziálních ŠVP pro tematický
okruh molekulární biologie. Z hodnocení odborníků vyplynulo, že systém kategorií
je jasně definovaný a pokrývá témata molekulární biologie obsažená v současných
učebnicích genetiky pro gymnázia. Připomínky odborníků, týkající se pojmového
obsahu deseti hlavních kategorií, byly do konečné verze kategoriálního systému zapracovány. Reliabilita navrženého systému kategorií pro obsahovou analýzu ŠVP
na úrovni učiva a očekávaných výstupů v oblasti molekulární biologie byla ověScientia in educatione
19
6(1), 2015, p. 14–39
Tab. 2: Kategoriální systém pro obsahovou analýzu učiva a očekávaných výstupů ve
vztahu k molekulární biologii (zdroj: autoři)
Kategorie 1: Nukleové kyseliny a bílkoviny
chemické složení živých organismů/buňky (charakteristika/funkce organických molekul),
biologické makromolekuly, biomakromolekuly, nukleové kyseliny, DNA, RNA, typy RNA,
bílkoviny (proteiny), charakteristika a význam prostorové struktury bílkovin, denaturace
bílkovin
Kategorie 2: Molekulární biologie virů a bakterií
genofor virů, DNA/RNA viry, rozmnožování DNA/RNA virů včetně retrovirů,
charakteristika lytického a lyzogenního (virogenního) cyklu; genofor bakteriální
(prokaryotické) buňky, bakteriální chromozom, nukleoid, plazmidy, molekulární biologie
(genetika) bakteriální (prokaryotické) buňky
Kategorie 3: Ústřední dogma molekulární biologie, genová exprese
ústřední dogma molekulární biologie, charakteristika genové exprese, přenos genetické
informace, replikace DNA, transkripce, translace, proteosyntéza, posttranskripční
a posttranslační úpravy, genetický kód, charakteristika genu na molekulární úrovni, typy
genů (strukturní geny, geny pro funkční RNA, regulační geny)
Kategorie 4: Regulace genové exprese
regulace genové exprese, regulace genové exprese na úrovni transkripce a translace,
regulace genové exprese prokaryotické buňky, operonový model, lac-operon, regulace
genové exprese u eukaryotických buněk
Kategorie 5: Mutace
mutace, mutageny, typy mutací, klasifikace mutací, molekulární podstata mutací, genové
mutace, vliv genových mutací na genovou expresi a primární strukturu bílkovin,
genomové mutace, evoluční význam mutací, geneticky podmíněná onemocnění člověka
Kategorie 6: Metody molekulární biologie
izolace (extrakce) DNA (nukleových kyselin), elektroforéza nukleových kyselin/bílkovin,
restrikční analýza nukleových kyselin, polymerázová řetězová reakce (PCR), sekvenování
nukleových kyselin, DNA čipy a jejich využití, hybridizace nukleových kyselin
Kategorie 7: Genové inženýrství
genové inženýrství, geneticky modifikované organismy (GMO), transgenoze, transgenní
organismy, možnosti využití GMO člověkem, klonování (reprodukční, terapeutické),
metody genového inženýrství, genová terapie
Kategorie 8: Genomika, bioinformatika
sekvenování lidského genomu, projekt lidského genomu, sekvenování genomu živých
organismů, genomika, bioinformatika, vyhledávání informací v genových (proteinových)
databázích, analýza (tvorba) fylogenetických stromů
Kategorie 9: Molekulární podstata nádorových onemocnění, onkogenetika
karcinogeny (kancerogeny), karcinogeneze (kancerogeneze), protoonkogeny, onkogeny,
poruchy buněčného cyklu, poruchy buněčného cyklu a nádorová onemocnění, příklady
a charakteristika vybraných nádorových onemocnění
Kategorie 10: Etické aspekty molekulární biologie, legislativa a molekulární
biologie
etické aspekty molekulární biologie (etika v molekulární biologii), etické aspekty
genového inženýrství (klonování, genetických modifikací), rizika využívání GMO, etické
aspekty molekulární diagnostiky onemocnění a genové terapie, problémy a přínosy
molekulární biologie, legislativní aspekty molekulární biologie
20
6(1), 2015, p. 14–39
řena stanovením shody dvou nezávislých posuzovatelů u náhodně vybraného vzorku
10 % všech ŠVP (včetně ŠVP pro volitelné předměty) zahrnutých do analýzy. Dosažená míra shody dvou posuzovatelů činila 92,3 %2 . Největší rozdíly mezi hodnotiteli
nastaly v případech, kdy učivo a očekávané výstupy na úrovni ŠVP nebyly v porovnání s RVP G vůbec rozpracovány (případně byly rozpracovány jen minimálně).
Po sjednocení způsobu kódování hodnotitelů v těchto specifických případech činila
shoda obou posuzovatelů 95,9 %. Vzhledem k vysoké shodě posuzovatelů při použití navrženého systému kategorií bylo kódování celého souboru analyzovaných ŠVP
provedeno jedním hodnotitelem.
Kódování kategorie obsahu a ročníku gymnázia v předmětech biologie a chemie a kódování zastoupení hodnocené kategorie ve volitelném semináři z biologie
a chemie (bez ohledu na název volitelného semináře v konkrétním ŠVP) bylo provedeno v programu Microsoft Excel 2010. Vytvořená datová matice byla převedena
do programu STATISTICA 12, ve kterém byly zpracovány dílčí statistické analýzy.
Zastoupení učiva molekulární biologie v jednotlivých ročnících studia pro předměty
biologie, chemie a volitelné semináře bylo hodnoceno prostřednictvím shlukové analýzy kategoriálních dat metodou k-průměrů. Základní parametry shlukové analýzy
byly nastaveny následovně: euklidovské vzdálenosti mezi shluky, 50 iterací a desetinásobná křížová validace pro každou z realizovaných analýz. Na shlukovou analýzu
navazoval χ2 test nezávislosti zastoupení kategoriálních proměnných (ročníky gymnázia) v jednotlivých shlucích. Zastoupení četností jednotlivých kategorií obsahu
molekulární biologie v ŠVP v rámci základní výuky (předměty biologie a chemie)
a v rámci volitelných předmětů (předměty seminář z biologie a seminář z chemie)
bylo analyzováno pomocí Fisherova přesného dvoustranného testu. Rozdíly mezi
hodnocenými skupinami byly považovány za statisticky významné, jestliže dosažená
hladina testu (p) byla menší nebo rovna zvolené 5% hladině významnosti (p ≤ 5 %).
Výsledky statistických analýz byly graficky zpracovány v programu SigmaPlot 13.
Pro doplnění informací získaných analýzou školních vzdělávacích programů ve
školách, které vyučují v rámci volitelných předmětů seminář zaměřený na molekulární biologii (celkem 19 škol), jsme požádali vyučující příslušných seminářů o vyplnění krátkého on-line dotazníku. Dotazník byl zpracován v on-line prostředí Google
Docs a obsahoval 10 otevřených otázek zaměřených na bližší údaje o volitelných seminářích z molekulární biologie. Dotazník byl administrován elektronickou formou,
webový odkaz byl respondentům zaslán e-mailem po předchozí telefonické domluvě.
Osloveno bylo 19 respondentů (vyučujících volitelného předmětu seminář zaměřený
na molekulární biologii) z 19 gymnázií, návratnost dotazníku činila 89,5 % (dotazník
vyplnilo 17 učitelů, z toho 12 žen a 5 mužů).
3.2
Hodnocení pokročilých laboratorních cvičení
z molekulární biologie žáky středních škol
Středoškolští žáci běžných tříd i biologicky zaměřených volitelných seminářů absolvovali molekulárně biologická laboratorní cvičení. Vyučujícím byl lektor z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze (UK PřF) nebo proškolený středoškolský
učitel. Cvičení probíhala jak na půdě UK PřF, tak na středních školách žáků. Učitelé
si vybírali ze čtyř různých témat laboratorních cvičení. Dvě cvičení byla založena
2
Jedná se o procento shody v 780 případech kódování kategorie obsahu a ročníku gymnázia
v předmětech biologie a chemie a kódování hodnocené kategorie ve volitelném semináři z biologie
a chemie.
21
6(1), 2015, p. 14–39
na využití polymerázové řetězové reakce (PCR), díky které byla určena jedna z alel
determinující Rh-faktor (dále označováno jako PCR Rh-faktor; Imperial & Boronat,
2005), resp. (ne)přítomnost jednoho z chemokinových receptorů (dále označováno
jako PCR CCR5; Falteisek, Černý & Janštová, 2013). Třetí cvičení bylo zaměřeno
na restrikční štěpení DNA bakteriálních plazmidů (dále označováno jako restrikce
plazmidů) a poslední cvičení bylo zaměřeno na elektroforézu bílkovin (Janštová, Pavlasová & Černý, 2014). Středoškolští učitelé vedli pouze dva druhy laboratorních
cvičení, a to restrikci plazmidů a elektroforézu bílkovin. Bezprostředně po ukončení laboratorního cvičení byli žáci požádáni o hodnocení cvičení pomocí krátkého
reflektivního dotazníku (vyplnění dotazníku trvalo maximálně 10 minut). Dotazník obsahoval 10 položek (5 otevřených položek, 1 uzavřená položka s výběrem
odpovědí a 4 pětibodové Likertovy škály). Prostřednictvím položek Likertovy škály
(zcela souhlasím, částečně souhlasím, neutrální postoj/nevím, částečně nesouhlasím,
zcela nesouhlasím) žáci hodnotili srozumitelnost úvodního výkladu lektora, pochopení kroků postupu laboratorního protokolu, celkové provedení laboratorního cvičení
a atraktivitu molekulárně biologického tématu cvičení. Split-half reliabilita položek
Likertovy škály v reflektivním dotazníku činila 0,622. Vyhodnocení položek Likertovy škály bylo provedeno metodikou podle Kidmanové (2008). Odpovědi žáků byly
kódovány následujícím způsobem: zcela souhlasím = 1; částečně souhlasím = 0,5;
neutrální postoj/nevím = 0; částečně nesouhlasím = −0,5; zcela nesouhlasím = −1.
Tento způsob kódování umožňuje přehledné grafické porovnání souhlasných a nesouhlasných odpovědí (Kidmanová, 2008: s. 90). V otevřených otázkách žáci hodnotili,
které aspekty laboratorního cvičení považovali za nejvíce a nejméně přínosné, respektive nejvíce a nejméně zajímavé. V uzavřené položce s výběrem odpovědí žáci
porovnávali zajímavost laboratorního cvičení z molekulární biologie s běžnou laboratorní výukou na střední škole.
Pro každou skupinu hodnocených odpovědí položek na Likertově škále byl vypočten aritmetický průměr a medián. V následných statistických analýzách byl zjišťován vztah mezi hodnocením laboratorního cvičení žáky a následujícími nezávislými proměnnými: typ laboratorního cvičení (viz čtyři výše uvedená témata), místo
konání laboratorního cvičení (UK PřF nebo střední škola), osoba vyučujícího (lektor z vysoké školy nebo středoškolský učitel), pohlaví a ročník studia na střední
škole. Pro hodnocení jsme použili vícefaktorovou analýzu rozptylu bez opakování
(ANOVA hlavních efektů) s následným Tukeyovým post-hoc testem, abychom mohli
určit, které kategorie se od sebe liší. Zároveň jsme data analyzovali neparametrickým
Kruskal-Wallisovým testem s vícenásobným porovnáváním. Obě statistické metody
ukázaly stejné statisticky významné rozdíly mezi hodnocenými faktory. Zjištěné rozdíly byly považovány za statisticky významné, jestliže dosažená hladina testu (p)
byla menší nebo rovna zvolené 5% hladině významnosti (p ≤ 5 %). Výsledky statistických analýz byly graficky zpracovány v programu SigmaPlot 13.
Odpovědi na otevřené otázky (největší a nejmenší přínos laboratorního cvičení;
nejzajímavější a nejméně zajímavé aspekty laboratorního cvičení) byly kódovány
do následujících kategorií: (1) nové metody, přístroje a praktické vyzkoušení úlohy;
(2) vlastní výsledek cvičení; (3) získání nových informací; (4) chybějící odpověď
a nic; (5) časová náročnost cvičení; (6) vše a celé cvičení; (7) možnost uplatnit
vlastní návrhy postupu a porovnat výsledek s předpoklady; (8) složitost/náročnost
cvičení; (9) jiné odpovědi. Poté byly vyhodnoceny četnosti v jednotlivých kategoriích. Také u poslední otázky dotazníku, která zjišťovala, jak žáky bavilo absolvované
molekulárně biologické cvičení v porovnání s běžnými cvičeními ve škole a proč, byly
vyhodnoceny absolutní a relativní četnosti odpovědí.
22
6(1), 2015, p. 14–39
4
Výsledky a diskuze
4.1
Zastoupení vzdělávacího obsahu molekulární
biologie na úrovni gymnaziálních ŠVP
4.1.1
Vyučovací předměty biologie a seminář z biologie
Výsledkem shlukové analýzy zastoupení učiva a očekávaných výstupů molekulárně
biologických témat v jednotlivých ročnících předmětu biologie na gymnáziu je rozdělení souboru analyzovaných ŠVP (n = 160) do 12 skupin (shluků). Základní charakteristiky jednotlivých skupin jsou shrnuty v tabulce 3. Testem nezávislosti (χ2 test)
pro kategoriální proměnné (1. až 4. ročník gymnázia) byly prokázány statisticky
významné rozdíly mezi jejich četnostmi v jednotlivých shlucích (p < 0,01).
Z výsledků analýzy vyplývá, že zařazení témat molekulární biologie do jednotlivých ročníků v rámci předmětu biologie je na úrovni gymnaziálních ŠVP velice
různorodé (viz tab. 3). Nejčastěji jsou tato témata řazena do posledního ročníku (3.
nebo 4. ročník), ve kterém je výuka biologie realizována (celkem 55 % analyzovaných
ŠVP, součet četností ve shlucích 1 a 2), případně do posledních dvou ročníků studia
(3. a 4. ročník; celkem 3,75 % ŠVP, shluk 5). Velmi často jsou témata z molekulární
biologie také zařazena v prvním ročníku a následně až ve 3. nebo 4. ročníku (celkem
31,87 % ŠVP, součet četností ve shlucích 3, 4 a 6).
Tab. 3: Výsledky shlukové analýzy zastoupení molekulárně biologických témat
v jednotlivých ročnících gymnázia v předmětu biologie (zdroj: autoři)
Číslo
shluku
1. ročník
2. ročník
3. ročník
4. ročník
Počet
ŠVP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
×
1
×
×
1
1
0
×
×
×
0
×
×
45
43
24
22
6
5
4
3
3
2
2
1
Podíl
z celkového
počtu ŠVP
28,12 %
26,88 %
15,00 %
13,75 %
3,75 %
3,12 %
2,50 %
1,88 %
1,88 %
1,25 %
1,25 %
0,62 %
Vysvětlivky číselných kódů: 0 = v daném ročníku nejsou zastoupena témata z molekulární
biologie; 1 = v daném ročníku jsou zastoupena témata z molekulární biologie; × = v daném
ročníku není dle ŠVP zařazen předmět biologie
Ostatní způsoby ročníkového zařazení molekulární biologie do výuky jsou mnohem méně časté (viz shluky 8–12), například zařazení molekulární biologie jen do
prvního či prvních dvou ročníků studia (celkem 4,38 %, součet četností ve shlucích
8, 9 a 12). Poměrně překvapivým zjištěním je, že v případě čtyř škol nebyla molekulárně biologická témata v rámci povinné biologie v ŠVP vůbec uvedena (viz
arbitrárně vytvořený shluk 7).
23
6(1), 2015, p. 14–39
V kontextu výše uvedených empirických zjištění spatřujeme několik potenciálních problémů v zařazení molekulární biologie do posledního ročníku výuky biologie.
Vzhledem k tomu, že molekulární biologie je jedním z ústředních konceptů současné
biologie (viz např. Nurse, 2003; Vidal, 2009), považujeme její zařazení až na konec studia gymnaziální biologie za nevhodné. Nedostatečné osvojení molekulární
biologie na počátku studia znemožňuje ve výuce jednotlivých tematických okruhů
biologie uvedených v RVP G průběžně reflektovat molekulární podstatu vybraných
biologických procesů či smysluplně vysvětlit současné principy taxonomie živých
organismů na molekulární úrovni. Zmiňovanou skutečnost považujeme za problém
nedostatečné ontodidaktické transformace obsahu biologie jako vědní disciplíny do
vzdělávacího obsahu biologie jako vzdělávacího oboru (na úrovni RVP G), respektive
vyučovacího předmětu na úrovni konkrétních ŠVP (srov. Janík & Slavík, 2007). Jako
příklad zdařilé ontodidaktické transformace obsahu biologie na středoškolskou (gymnaziální) úroveň mohou sloužit mimo jiné National Science Education Standards
(NSES) v USA (National Committee on Science Education Standards and Assessment & National Research Council, 1996). Standardy vymezující vzdělávací obsah
biologie (Life Science) pro středoškolské studenty (stupně vzdělávání 9-12) odrážejí
současný stav biologie jako vědní disciplíny, přičemž buněčná biologie, molekulární
biologie a evoluční biologie fungují jako sjednocující koncepty tvořící podstatnou část
obsahových standardů (NSES, 1996, s. 181–187). Tento obecně biologický přístup
jako výsledek ontodidaktické transformace obsahu biologie je zřetelný ve středoškolských učebnicích biologie v USA (viz např. Miller & Levine, 2010). Další problém
(riziko) v zařazení molekulární biologie do posledního ročníku výuky spatřujeme ve
skutečnosti, že v rámci učebních osnov analyzovaných ŠVP byla molekulární biologie a genetika časově řazena většinou jako jeden z posledních tematických okruhů.
Vzhledem ke značnému rozsahu učiva gymnaziální biologie tak může velice snadno
nastat situace, kdy na dostatečné seznámení žáků s molekulární biologií v potřebném rozsahu nezbyde dostatek času a některé okruhy učiva a očekávané výstupy
v ŠVP ve vztahu k molekulární biologii tak zůstanou pouze na úrovni projektovaného kurikula (viz kategorie projektované kurikulum II in Janík et al., 2010a:
s. 33–34).
Kromě povinného vyučovacího předmětu biologie jsou témata z molekulární biologie do výuky řazena také v rámci volitelných seminářů z biologie (2. až 4. ročník).
Výsledkem shlukové analýzy zastoupení molekulární biologie v jednotlivých ročnících vyučovacího předmětu seminář z biologie je rozdělení souboru analyzovaných
ŠVP pro volitelné předměty (n = 106) do 9 shluků. Základní charakteristiky jednotlivých shluků jsou přehledně zpracovány v tab. 4. Test nezávislosti (χ2 test)
pro kategoriální proměnné (ročníky gymnázia s výukou volitelných seminářů) prokázal statisticky významné rozdíly mezi jejich četnostmi v jednotlivých shlucích
(p < 0,01).
Výsledky ukazují, že většina škol v analyzovaném souboru se věnuje molekulární biologii také v rámci volitelného semináře z biologie (celkem 72,63 % analyzovaných ŠVP, součet četností shluků 1, 3, 4, 5 a 7). Nejčastěji je výuka zařazena v rámci maturitního ročníku (46,23 %, součet četností shluků 1, 5 a 7). Méně
často je výuka zařazena do 3. a 4. ročníku (16,98 %, shluk 3) nebo do 3. ročníku
(9,43 %, shluk 4). Celkem 27,37 % škol nemá ve volitelném semináři z biologie
v rámci ŠVP molekulárně biologická témata zařazena (součet četností ve shlucích
2, 6, 8 a 9). Detailní analýzou ŠVP volitelných předmětů biologického zaměření
jsme zjistili, že 19 škol z analyzovaného souboru (17,92 % ze 106 analyzovaných
ŠVP) má v nabídce volitelných předmětů kromě běžného semináře z biologie také
24
6(1), 2015, p. 14–39
v jednotlivých ročnících gymnázia v předmětu seminář z biologie (zdroj: autoři)
Číslo
shluku
2. ročník
3. ročník
4. ročník
Počet
ŠVP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
1
1
×
×
0
×
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
36
22
18
10
9
4
4
2
1
Podíl
z celkového
počtu ŠVP
33,96 %
20,76 %
16,98 %
9,43 %
8,49 %
3,77 %
3,77 %
1,89 %
0,95 %
ročníku není dle ŠVP zařazen předmět seminář z biologie
specializovaný seminář zaměřený na molekulární biologii a genetiku (blíže viz kapitola 4.1.2).
V rámci obsahové analýzy učiva a očekávaných výstupů jsme zjistili, že třetina
škol (34,4 %, celkem 55 škol) ve svých ŠVP nerozpracovala učivo ani očekávané
výstupy tematického okruhu genetika z RVP G nebo je upravila naprosto minimálně (např. doplněním jednoho obecně formulovaného očekávaného výstupu nebo
tématu učiva). Ačkoliv bylo možné určit, ve kterém ročníku je výuka molekulární
biologie realizována, nemohli jsme v těchto případech provést detailní kategorizaci
vzdělávacího obsahu molekulární biologie (viz kapitola metodika, tab. 2), protože
učivo i očekávané výstupy byly formulovány příliš obecně (např. učivo „molekulární
a buněčné základy dědičnosti). Proto jsme kategorizaci vzdělávacího obsahu molekulární biologie mohli provést pouze u 105 ŠVP pro předmět biologie a 58 ŠVP
pro předmět seminář z biologie, v nichž byly očekávané výstupy a učivo dostatečně
rozpracovány z RVP G na školní úroveň.
Očekávané výstupy a rozsah učiva jednotlivých tematických celků v RVP G
jsou pro školy závazné. Jak je však v RVP G uvedeno, „předpokládá se, že další
nebo náročnější očekávané výstupy a širší rozsah učiva si stanoví škola sama ve
svém školním vzdělávacím programu (RVP G, 2007: s. 12). Skutečnost, že zhruba
třetina škol ve výzkumném souboru podrobněji nerozpracovala vzdělávací obsah tematického okruhu genetika a převzala jej v nezměněné či jen nepatrně upravené
podobě z RVP G, může mimo jiné souviset s nízkou akceptací kurikulární reformy
gymnaziálními učiteli (Janík et al., 2010b). Jak uvádí v závěrečném shrnutí výzkumné zprávy prezentující výsledky dotazníkového šetření kurikulární reformy na
gymnáziích Janík et al. (2010b):
Jestliže učitelé vyhodnotí zavádění změn jako formální, pak se odmítnou
do nich zapojit anebo se spíš sami chovají formálně – plní sice vnější
požadavky, ale jen na „papíře (Janík et al., 2010b: s. 132).
25
6(1), 2015, p. 14–39
1 – nukleové kyseliny a bílkoviny
3 – genová exprese
hodnocené kategorie obsahu
5 – mutace
2 – molekulární biologie virů a bakterií
7 – genové inženýrství
10 – etické aspekty molekulární biologie
8 – genomika, bioinformatika
4 – regulace genové exprese
9 – onkogenetika
6 – metody molekulární biologie
0
20
40
60
80
100
relativní četnost [%]
Vysvětlivky: číslice u jednotlivých témat molekulární biologie korespondují s číselným označením příslušné kategorie v tab. 2
Graf 1: Zastoupení tematických kategorií vzdělávacího obsahu molekulární biologie
v ŠVP gymnázií ve vyučovacím předmětu biologie (zdroj: autoři)
Je tedy možné, že výše uvedené zjištění, na které jsme při analýze ŠVP narazili,
tak může být do jisté míry odrazem formálního přístupu škol (potažmo vyučujících
předmětové komise biologie na daných školách) při tvorbě ŠVP.
Zastoupení jednotlivých tematických kategorií vzdělávacího obsahu molekulární
biologie na úrovni učiva a očekávaných výstupů v ŠVP v předmětu biologie přehledně znázorňuje graf 1.
Nejvíce bylo v ŠVP zastoupeno téma nukleové kyseliny a bílkoviny (95,24 % ze
105 analyzovaných ŠVP). Toto téma bylo v ŠVP řazeno do různých ročníků studia:
nejčastěji pouze do 3. nebo 4. ročníku (45,54 % ŠVP), dále pak do 1. a 3. ročníku
(19,80 % ŠVP), 1. a 4. ročníku (18,81 % ŠVP) nebo pouze do 1. ročníku (10,89 %
ŠVP); jiné způsoby začlenění tématu v ŠVP tvořily 4,96 %. Další vysoce zastoupené
téma z molekulární biologie je ústřední dogma molekulární biologie a genová exprese
(87,62 % ŠVP). Toto téma bylo v ŠVP zařazeno nejčastěji ve 3. nebo 4. ročníku
studia (86,60 % ŠVP). Mezi témata s vysokou četností výskytu v ŠVP patří také
téma mutace (66,67 % ŠVP), téma molekulární biologie virů a bakterií (56,19 %
ŠVP) a téma genové inženýrství (52,38 % ŠVP).
Témata mutace a genové inženýrství byla zastoupena převážně ve 3. nebo 4. ročníku. Téma molekulární biologie virů a bakterií bylo nejčastěji zařazeno ve 3. nebo
4. ročníku (58,06 % ŠVP) a následně v 1. ročníku (33,87 % ŠVP). Ostatní témata molekulární biologie byla v ŠVP zařazována výrazně méně často. Jedná se o následující
témata: etické aspekty molekulární biologie (16,19 % ŠVP), genomika a bioinformatika (9,52 % ŠVP), regulace genové exprese (6,67 % ŠVP), molekulární podstata
nádorových onemocnění (5,71 % ŠVP) a metody molekulární biologie (2,86 % ŠVP).
Tato témata, pokud již byla v ŠVP uvedena, byla řazena téměř výhradně do 3. nebo
4. ročníku studia.
26
6(1), 2015, p. 14–39
1 – nukleové kyseliny a bílkoviny
hodnocené kategorie obsahu
7 – genové inženýrství
3 – genová exprese
5 – mutace
10 – etické aspekty molekulární biologie
2 – molekulární biologie virů a bakterií
9 – onkogenetika
4 – regulace genové exprese
8 – genomika, bioinformatika
6 – metody molekulární biologie
0
20
40
60
80
100
relativní četnost [%]
Vysvětlivky: číslice u jednotlivých témat molekulární biologie korespondují s číselným označením příslušné kategorie v tab. 2
Graf 2: Zastoupení tematických kategorií vzdělávacího obsahu molekulární biologie
v ŠVP gymnázií ve vyučovacím předmětu seminář z biologie (zdroj: autoři)
Není bez zajímavosti, že pět nejčastěji zastoupených témat bylo součástí původních osnov vyučovacího předmětu biologie (MŠMT, 1999: s. 150–156, především viz
tematické celky 15. Základní děje na buněčné úrovni a 16. Dědičnost a proměnlivost). Je tedy možné, že učitelé při přípravě vzdělávacího obsahu učebních osnov
ŠVP do určité míry ze setrvačnosti reflektovali obsah původních osnov vyučovacího
předmětu biologie. Je však nutné si uvědomit, že témata málo zastoupená v ŠVP
mohou být v reálné výuce (realizované kurikulum) alespoň okrajově zmiňována,
přičemž učitelé sestavující osnovy vyučovacího předmětu biologie nepovažovali za
důležité, aby je uváděli na úrovni učiva či očekávaných výstupů.
Dále jsme zjišťovali zastoupení jednotlivých tematických kategorií vzdělávacího
obsahu molekulární biologie na úrovni učiva a očekávaných výstupů v ŠVP ve volitelném předmětu seminář z biologie. Výsledky analýzy shrnuje graf 2.
Nejvíce zastoupeným je téma nukleové kyseliny a bílkoviny (62,07 % z 58 analyzovaných ŠVP). Velkou četnost mají také témata genové inženýrství (56,90 %
ŠVP), ústřední dogma molekulární biologie a genová exprese (48,28 % ŠVP) a mutace (44,82 % ŠVP). Téma molekulární biologie virů a bakterií bylo zastoupeno
ve 32,76 % ŠVP. Jedná se tedy o stejná témata jako v případě povinného předmětu
biologie. Z porovnání četností zařazení těchto témat v ŠVP předmětů biologie a seminář z biologie Fisherovým přesným dvoustranným testem však vyplývá, že četnost
témat nukleové kyseliny a bílkoviny (p < 0,000 01), ústřední dogma molekulární biologie a genová exprese (p < 0,000 01), mutace (p = 0,000 08) a molekulární biologie
virů a bakterií (p = 0,029 8) je statisticky významně vyšší v povinném vyučovacím
předmětu biologie, nežli ve volitelném předmětu seminář z biologie. Téma genové
inženýrství je v ŠVP předmětů biologie a seminář z biologie zastoupeno stejně často,
rozdíl mezi četnostmi v zařazení do ŠVP není statisticky signifikantní (p = 1,0). ZbýScientia in educatione
27
6(1), 2015, p. 14–39
vající témata jsou v ŠVP předmětu seminář z biologie zastoupena méně často: téma
etické aspekty molekulární biologie je reflektováno ve 32,76 % analyzovaných ŠVP,
témata genomika a bioinformatika, regulace genové exprese a molekulární podstata
nádorových onemocnění jsou zastoupena v 18,97 % ŠVP, nejméně je pak zastoupeno
téma metody molekulární biologie ve 12,07 % analyzovaných ŠVP. Porovnání četností zařazení těchto témat v ŠVP předmětů biologie a seminář z biologie poukazuje
na skutečnost, že témata etické aspekty molekulární biologie (p = 0,048 45), regulace genové exprese (p = 0,034 85), molekulární podstata nádorových onemocnění
(p = 0,018 42) a metody molekulární biologie (p = 0,043 84) jsou více zastoupena
v ŠVP volitelného předmětu seminář z biologie. Téma genomika a bioinformatika
je v obou sledovaných předmětech zařazeno stejně často (p = 0,143 1). V rámci
obsahové analýzy ŠVP pro předměty biologie a seminář z biologie nebylo možné
hodnotit tematické zaměření a četnost případných laboratorních cvičení z molekulární biologie, protože informace týkající se témat laboratorních cvičení z biologie
nebyly v naprosté většině ŠVP uváděny.
Rozdílné zastoupení molekulárně biologických témat v předmětech biologie a seminář z biologie bylo možné na jednu stranu očekávat, protože jak většina škol ve
svých ŠVP deklaruje, volitelný předmět seminář z biologie je určen zejména pro žáky
s velkým zájmem o obor a slouží jako příprava k maturitní zkoušce a k přijímacím
zkouškám z biologie na VŠ. Na druhou stranu se domníváme, že některá témata by
v současnosti měla být v povinné výuce biologie zastoupena výrazně více. Jedná se
například o problematiku metod molekulární biologie (např. ve vztahu k lékařské
diagnostice dědičných onemocnění), molekulární podstatu nádorových onemocnění
(vzhledem k celosvětově vysokému výskytu těchto onemocnění), ale zejména pak
o téma etické aspekty molekulární biologie. Jak uvádí Papáček (2010):
Biologie tak nabývá stále většího významu pro každodenní společenskou
praxi, a to zdaleka ne pouze v oblasti lidského zdraví a zdrojů potravin.
Navíc se stává horkou arénou veřejných diskusí. Např. o geneticky modifikovaných organismech, o klonování, o umělém oplození, o oteplování
a ekologické krizi či o existenci evoluce a kreacionismu. (Papáček, 2010:
s. 38).
Právě proto se domníváme, že etické aspekty molekulární biologie a genetiky
by měly být nedílnou součástí povinné výuky biologie a zcela určitě by se tato
problematika měla objevit v ŠVP v očekávaných výstupech.
4.1.2
Volitelné semináře specializované na výuku molekulární
biologie
Jak jsme se již zmínili v kapitole 4.1.1, poměrně zajímavým výsledkem komparativní
analýzy bylo zjištění, že devatenáct škol z analyzovaného souboru (17,9 %) má ve
svém ŠVP zařazený specializovaný seminář tematicky zaměřený na molekulární biologii a genetiku. Ve třech případech jsme neměli k dispozici osnovy tohoto předmětu,
ve dvou případech byl vzdělávací obsah semináře formulován příliš obecně a nebylo
možné ho kategorizovat. V ostatních čtrnácti případech však bylo zřejmé výrazné
zastoupení témat, která jsou v rámci běžné výuky biologie reflektována minimálně.
V osnovách specializovaných seminářů tak byla v 92,9 % zastoupena problematika
genového inženýrství, v 50 % témata etické aspekty molekulární biologie a regulace
genové exprese a ve 42,9 % ŠVP byla zařazena témata metody molekulární biologie,
28
6(1), 2015, p. 14–39
genomika a bioinformatika a molekulární podstata nádorových onemocnění. Celkem
pět ŠVP obsahovalo alespoň osm z deseti posuzovaných kategorií obsahu molekulární biologie. Specializovaný seminář byl vždy zařazen v maturitním ročníku, ve
čtyřech případech byl seminář zařazen i v nižších ročnících (3. ročník a v jednom
případě i 2. ročník).
Protože ze školního vzdělávacího programu nebylo obvykle možné zjistit detailnější informace o výuce tohoto předmětu, oslovili jsme učitele příslušných specializovaných seminářů s žádostí o poskytnutí doplňujících informací (viz kapitola 3.1).
Jako hlavní důvody, které vedly k zavedení specializovaného semináře ve škole,
uváděli učitelé (n = 17) nejčastěji nedostatek času na výuku molekulární biologie
a genetiky v rámci běžné výuky biologie (31,6 % respondentů) a dále pak důležitost oboru pro pochopení základních biologických zákonitostí, zájem žáků o obor
a vysoké zastoupení témat z molekulární biologie v přijímacích zkouškách na vysoké školy (26,3 % respondentů). Zájem o takto koncipovaný seminář je ze strany
žáků značný. Údaje z jednotlivých škol za poslední tři školní roky (2011/2012 až
2013/2014) ukazují, že specializovaný seminář v průměru navštěvovala necelá čtvrtina studentů maturitního ročníku (průměr 23,9 %, směrodatná odchylka 9,1 %,
rozpětí hodnot z jednotlivých škol od 11,4 % do 47,2 %). Z pohledu zabezpečení
výuky je důležité, že se na 58,8 % škol podílí na výuce semináře více učitelů (výuka
semináře tedy není většinou postavena jen na jednom vyučujícím s odborným zaměřením na molekulární biologii). Na výuce se nejvíce podílejí učitelé, kteří studovali
obory biologie – chemie (44,4 %), významně zastoupeny jsou však také ostatní běžné
kombinace oborů (biologie–matematika, biologie–tělesná výchova, biologie–zeměpis
a absolventi odborné biologie s pedagogickým minimem).
Významnou součástí efektivní výuky molekulární biologie jsou laboratorní cvičení a podpora rozvoje praktických dovedností v oblasti bioinformatiky (viz kapitola 2). Z tohoto důvodu nás zajímalo, zda a do jaké míry realizují učitelé tyto
výukové aktivity v rámci specializovaných seminářů zaměřených na molekulární
biologii. Laboratorní cvičení pravidelně zařazují na zhruba třech čtvrtinách škol,
přičemž nejběžnější úlohou je extrakce DNA z různých zdrojů (např. cibule, kiwi,
buňky bukální sliznice). Náročnější úlohy, k jejichž realizaci je potřeba méně dostupné technické vybavení, se ve školách snaží realizovat ve spolupráci s vysokými
školami (41,2 % škol) nebo s Akademií věd ČR (jedna škola). Jedná se například o restrikční analýzu DNA, elektroforézu nukleových kyselin a bílkovin či PCR. Učitelé
uváděli, že největší překážkou pro větší zastoupení laboratorních cvičení je nedostatečné technické vybavení ve školách (70,6 % respondentů) a nedostatek času pro
zařazování časově náročnějších úloh (41,2 % respondentů). Úlohy zaměřené na bioinformatiku realizují pouze ve 3 školách (jeden respondent uvažuje o jejich zavedení
poté, co absolvoval specializované školení; viz kapitola 2, Wood & Gebhardt, 2013).
V tomto kontextu učitelé nejčastěji uváděli jako limitující faktory nedostatek metodických materiálů do gymnaziální výuky (33 % respondentů), nedostatečné znalosti
v oblasti bioinformatiky (17,6 %), obtížnou orientaci v rychle se vyvíjejících genových databázích (17,6 %) a obtížný přístup do počítačové učebny ve škole, potažmo
absence žákovských počítačů v odborné učebně biologie (17,6 % respondentů). Výše
uvedené údaje naznačují, že by bylo vhodné pro podporu výuky bioinformatiky ve
školách realizovat podobné kurzy pro středoškolské učitele biologie, jako je tomu
v zahraničí (Wood & Gebhardt, 2013).
Za zajímavé zjištění také považujeme, že na jednom z gymnázií (Gymnázium,
třída Kapitána Jaroše 14, Brno) je volitelný seminář „Molekulární biologie víceletý (od 2. do 4. ročníku). Výuka semináře má dlouhou tradici (od školního roku
29
6(1), 2015, p. 14–39
2000/2001), přičemž od školního roku 2009/2010 je z předmětu „Molekulární biologie možné maturovat. Sylabus předmětu a maturitní témata zcela pokrývají
současnou molekulární biologii, zastoupeno je všech deset analyzovaných tematických kategorií (Vařejka, 2012).
Skutečnost, že tyto školy nejsou schopny zařadit do běžné výuky celý rozsah
učiva molekulární biologie, který považují pro rozvoj žákovských znalostí a dovedností v biologii za důležitý, může opět poukazovat na nedostatečnou ontodidaktickou transformaci obsahu biologie do kurikulárních dokumentů. Jak uvádí Papáček
(2010):
„V případě vzdělávání v oblasti natolik dynamického oboru, jakým je
biologie, je pak velmi užitečné alespoň kontrolně periodicky redefinovat
standardy učiva pro 2. a 3. stupeň vzdělávání, a tím i periodicky zpřesňovat ŠVP a vyhodnocovat jejich akcenty. (Papáček, 2010: s. 39).
Je tedy otázkou, zda současná podoba biologického kurikula na gymnáziích, např.
právě ve vztahu k molekulární biologii, plně reflektuje aktuální stav poznání v biologii jako vědním oboru a zda by nebylo vhodné ji revidovat.
4.1.3
Vyučovací předměty chemie a seminář z chemie
Výsledkem shlukové analýzy zastoupení učiva a očekávaných výstupů molekulárně
biologických témat v jednotlivých ročnících předmětu chemie na gymnáziu je rozdělení souboru analyzovaných ŠVP (n = 160) do šesti shluků (viz tab. 5). Test
nezávislosti (χ2 test) pro kategoriální proměnné (1. až 4. ročník gymnázia) prokázal statisticky významné rozdíly mezi jejich četnostmi v jednotlivých shlucích
(p < 0,01).
v jednotlivých ročnících gymnázia v předmětu chemie (zdroj: autoři)
Číslo
shluku
1. ročník
2. ročník
3. ročník
4. ročník
Počet
ŠVP
1
2
3
4
5
6
0
0
0
0
0
×
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
×
1
1
0
1
1
117
24
11
5
2
1
Podíl
z celkového
počtu ŠVP
73,13 %
15,00 %
6,87 %
3,13 %
1,25 %
0,62 %
ročníku není dle ŠVP zařazen předmět chemie
Výsledky shlukové analýzy ukazují, že ve většině případů jsou molekulárně biologická témata zařazena v osnovách předmětu chemie ve 3. ročníku studia (celkem
76,26 % ŠVP, součet četností ve shlucích 1 a 4) nebo ve 4. ročníku studia (celkem
15,62 % ŠVP, součet četností ve shlucích 2 a 6). V některých ŠVP (shluk 3; 6,87 %
ŠVP) byla témata z molekulární biologie zařazena jak ve 3., tak ve 4. ročníku nebo
ve 2. a 4. ročníku (shluk 5; 1,25 % ŠVP).
30
6(1), 2015, p. 14–39
Téměř výhradně se tedy jedná o zařazení témat z molekulární biologie do posledního ročníku výuky chemie (více než 88 % analyzovaných ŠVP), což pravděpodobně
souvisí s obsahovou návazností tematických okruhů obecná chemie, anorganická chemie, organická chemie a biochemie na úrovni RVP (RVP G, 2007: s. 29–31).
Také v případě chemie je výuka molekulárně biologické problematiky zařazena
do volitelného předmětu seminář z chemie. Výsledkem shlukové analýzy zastoupení
molekulární biologie v jednotlivých ročnících vyučovacího předmětu seminář z chemie je rozdělení souboru analyzovaných ŠVP pro volitelné předměty (n = 108) do
osmi shluků (viz tab. 6). Test nezávislosti (χ2 test) pro kategoriální proměnné (ročníky gymnázia s výukou volitelných seminářů) prokázal statisticky významné rozdíly
mezi jejich četnostmi v jednotlivých shlucích (p < 0,01).
v jednotlivých ročnících gymnázia v předmětu seminář z chemie (zdroj: autoři)
Číslo
shluku
2. ročník
3. ročník
4. ročník
Počet
ŠVP
1
2
3
4
5
6
7
8
×
×
×
×
×
×
0
0
0
×
0
1
×
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
×
48
19
19
8
8
4
1
1
Podíl
z celkového
počtu ŠVP
44,44 %
17,59 %
17,59 %
7,41 %
7,41 %
3,70 %
0,93 %
0,93 %
ročníku není dle ŠVP zařazen předmět seminář z chemie
Ze zjištěných výsledků vyplývá, že většina škol má v osnovách ŠVP předmětu seminář z chemie okruhy témat z molekulární biologie (celkem 74,07 %, součet četností
ve shlucích 1, 2, 4, 6 a 7). Tato témata jsou zařazena převážně ve 4. ročníku (viz
shluky 1, 2 a 7). Přibližně čtvrtina ŠVP (25,93 %; součet četností ve shlucích 3, 5 a 8)
učivo ani školní očekávané výstupy ve vztahu k molekulární biologii neobsahovala.
V rámci obsahové analýzy učiva a očekávaných výstupů jsme zjistili, že tematické
zaměření je v předmětu chemie výrazně užší než v případě předmětu biologie. Učivo
v osnovách ŠVP zahrnuje dva významné tematické okruhy. Prvním je téma nukleové
kyseliny a bílkoviny, které bylo obsaženo v 97,5 % ze 160 analyzovaných ŠVP (ve
čtyřech případech nebylo z formulace učiva a očekávaných výstupů zřejmé, zda je
učivo ve výuce skutečně zařazeno). Druhým hlavním tématem je ústřední dogma
molekulární biologie a genová exprese, které jsme zaznamenali v 65 % ŠVP.
Ve zbývajících 35 % ŠVP nebylo možné, vzhledem k obecnosti formulací učiva
a očekávaných výstupů, objektivně určit, zda je toto téma ve výuce skutečně zařazeno (např. učivo „metabolismus přírodních látek nebo očekávaný výstup „žák
charakterizuje hlavní metabolické procesy). Tato skutečnost odráží podobně jako
v případě biologie fakt, že při tvorbě daných ŠVP byly pouze přejaty formulace
z RVP G nebo byly použity formulace velmi obecné. Kromě dvou výše uvedených
témat bylo na úrovni učiva či očekávaných výstupů významněji zastoupeno téma
mutace (8,12 % ŠVP). Ostatní témata nebyla zastoupena vůbec nebo jen v jedScientia in educatione
31
6(1), 2015, p. 14–39
nom případě (regulace genové exprese, genové inženýrství). Také v osnovách ŠVP
pro volitelný předmět seminář z chemie byla zastoupena témata nukleové kyseliny
a bílkoviny (60,19 % ŠVP) a ústřední dogma molekulární biologie (40,74 % ŠVP),
nicméně přibližně ve čtvrtině případů nebylo opět možné vzdělávací obsah předmětu
objektivně kategorizovat (viz výše). Z ostatních tematických kategorií bylo ve dvou
ŠVP zařazeno téma metody molekulární biologie, ostatní témata nebyla zařazena
vůbec nebo jen v jednom případě.
V rámci obsahové analýzy ŠVP pro předměty chemie a seminář z chemie nebylo možné hodnotit tematické zaměření a četnost případných laboratorních cvičení
z molekulární biologie, protože informace o tématech laboratorních cvičení obecně
nebyly v naprosté většině ŠVP uváděny.
4.2
Hodnocení pokročilých laboratorních cvičení
z molekulární biologie žáky středních škol
V letech 2011–2013 se jednoho z výše zmíněných laboratorních cvičení (viz kapitola 3.2) zúčastnilo přes 600 žáků středních škol. Z tohoto počtu celkem 466 žáků
z 19 gymnázií a 3 středních škol (obory zdravotnické lyceum, zdravotní asistent
a veterinářství) z různých krajů ČR (143 chlapců, 320 děvčat, 3 respondenti neoznačili pohlaví) vyplnilo reflektivní dotazník. Více jak polovina žáků (n = 255)
byla ze čtvrtého ročníku, 200 žáků bylo ze třetího ročníku, 9 žáků z druhého ročníku a dva respondenti ročník studia neuvedli. Nejčastěji absolvované praktické cvičení bylo PCR CCR5 (n = 206 žáků), následované cvičeními restrikce plazmidů
(n = 122 žáků) a PCR Rh-faktor (n = 113 žáků). Laboratorního cvičení zaměřeného na elektroforézu bílkovin se zúčastnilo 25 žáků. Na středních školách absolvovalo cvičení 284 žáků. Pro 82 z nich vedl laboratorní cvičení proškolený středoškolský
učitel, zbylá cvičení vedl lektor UK PřF (n = 202 žáků). Vysokoškolský lektor vedl
i cvičení provedená na UK PřF (n = 182 žáků). Všechna čtyři praktická cvičení byla
na Likertově škále hodnocena v jednotlivých sledovaných parametrech vysoce pozitivně (viz tab. 7). Průměrné hodnoty hodnocení se pohybovaly v rozmezí 1 (zcela
souhlasím) a 0,5 (částečně souhlasím), viz tab. 7 a graf 3.
V některých sledovaných parametrech byly u jednotlivých laboratorních cvičení
zjištěny statisticky signifikantní rozdíly (viz graf 3). Pochopení kroků pracovního
postupu a atraktivita tématu byly žáky vnímány hůře u cvičení zaměřeného na
restrikci plazmidů v porovnání se cvičením PCR CCR5 (výsledek Tukeyova posthoc testu: p = 0,000 3).
Tab. 7: Hodnocení pokročilých laboratorních cvičení z molekulární biologie žáky
středních škol (zdroj: autoři)
Průměrné skóre hodnocení | medián hodnocení
Laboratorní
Atraktivita Provedení Pochopení Srozumitelnost
cvičení
PCR CCR5
0,74 | 0,5
0,77 | 1,0
0,73 | 0,5
0,74 | 0,5
PCR Rh-faktor
0,74 | 1,0
0,76 | 1,0
0,65 | 0,5
0,63 | 0,5
Restrikce plazmidů
0,55 | 1,0
0,72 | 1,0
0,53 | 0,5
0,75 | 0,5
Elektroforéza bílkovin
0,80 | 0,5
0,70 | 0,5
0,62 | 0,5
0,84 | 0,5
Vysvětlivky: Hodnocena byla atraktivita tématu, celkové provedení laboratorního cvičení,
pochopení kroků laboratorního protokolu a srozumitelnost úvodního výkladu lektora (viz
zkrácená označení sledovaných faktorů v záhlaví sloupců 2 až 5 tabulky). Hodnoty v tabulce
udávají průměrné skóre hodnocení (první hodnota) a medián hodnocení (druhá hodnota).
32
6(1), 2015, p. 14–39
*
PCR (CCR-5)
*
*
PCR (Rh-faktor)
**
*
restrikce plazmidů
*
elektroforéza bílkovin
*
atraktivita tématu
provedení cvičení
pochopení postupu
srozumitelnost výkladu
–1,0
–0,5
zcela
nesouhlasím
0,0
neutrální
postoj
0,5
1,0
zcela
souhlasím
Graf 3: Vliv typu laboratorního cvičení z molekulární biologie na žákovské hodnocení
atraktivity tématu, celkového provedení cvičení, pochopení kroků laboratorního postupu
a srozumitelnosti úvodního výkladu lektora. Každý sloupec představuje průměrné
hodnocení daného faktoru na Likertově škále. Signifikantní rozdíly mezi faktory, popsané
v textové části, jsou označeny barevnými hvězdičkami
To může být dáno i tím, že při laboratorním cvičení zaměřeném na restrikci
plazmidů měli žáci možnost zvolit si svoji kombinaci dostupných restrikčních enzymů, a tedy svůj způsob řešení. Na správnosti jejich volby závisela jejich úspěšnost.
I když řada prací poukazuje na vhodnost dát žákům možnost volby postupu laboratorního cvičení, a vyučovat tedy podle zásad badatelsky orientované výuky (viz
např. Costenson & Lawson, 1986; German, 1996; Papáček, 2010), žáci, kteří absolvovali badatelsky orientovanou výuku, mohou své laboratorní schopnosti hodnotit hůře
než žáci, kteří stejné téma absolvovali podle tradičního způsobu výuky (Gormally
et al., 2009). Je tedy možné, že vyšší požadavky na návrh vlastního řešení úlohy
(výběr restrikčních enzymů) negativně ovlivnily bezprostřední hodnocení laboratorních cvičení. Je potřeba uvažovat i další možné příčiny tohoto rozdílu v hodnocení
laboratorních cvičení, jako například možnou rozdílnou úroveň ontodidaktické transformace obsahu, správnost volby cílů a prostředků k jejich dosažení. Jak shrnuje van
den Berg (2013), tyto faktory mají na dosažení vzdělávacího cíle zásadní vliv. Tyto
případné rozdíly jsme minimalizovali tím, že se na přípravě cvičení podíleli titíž odborníci a všechna laboratorní cvičení byla pilotně ověřena. V hodnocení celkového
provedení cvičení (logická návaznost kroků) nebyly zjištěny statisticky významné
rozdíly. Srozumitelnost úvodního výkladu lektora byla signifikantně nižší u cvičení
PCR Rh-faktor v porovnání se cvičeními PCR CCR (p = 0,01) a elektroforéza bílkovin (p = 0,008), jak je zřejmé z grafu 3. Hodnocení srozumitelnosti úvodního výkladu
lektora se lišilo i mezi žáky třetího a čtvrtého ročníku (p = 0,004), přičemž nové
teorii více rozuměli žáci čtvrtého ročníku. To lze vysvětlit tím, že cvičení PCR Rhfaktor nejvíce absolvovali žáci třetího ročníku pod vedením vysokoškolského lektora
(viz dále), přičemž se tito žáci v běžné výuce ještě nesetkali se základy molekulární
33
6(1), 2015, p. 14–39
*
středoškolský učitel
*
*
vysokoškolský lektor
*
atraktivita tématu
provedení cvičení
pochopení postupu
srozumitelnost výkladu
–1,0
–0,5
zcela
nesouhlasím
0,0
neutrální
postoj
0,5
1,0
zcela
souhlasím
Graf 4: Vliv vyučujícího na žákovské hodnocení molekulárně biologických laboratorních
cvičení. Každý sloupec představuje průměrné hodnocení daného faktoru na Likertově
škále. Signifikantní rozdíly mezi faktory, popsané v textové části, jsou označeny
barevnými hvězdičkami
biologie a genetiky ani s problematikou krevních skupin v rámci biologie člověka.
Můžeme tedy vyvodit doporučení, aby molekulárně biologická laboratorní cvičení
žáci absolvovali až po teoretickém úvodu ve výuce biologie. Ostatní hodnocené faktory se mezi ročníky statisticky významně nelišily (pochopení kroků laboratorního
postupu: p = 0,30; celkové provedení laboratorního cvičení: p = 0,93; atraktivita
tématu: p = 0,76). V hodnocení laboratorních cvičení nebyl statisticky významný
rozdíl mezi chlapci a děvčaty v žádném ze sledovaných parametrů (p = 0,1). Laboratorní cvičení byla hodnocena signifikantně rozdílně ve všech čtyřech faktorech
v závislosti na místě provedení cvičení (střední škola vs. UK PřF). Pokud byla
cvičení provedena na UK PřF, byla hodnocena jako lépe srozumitelná (výsledek Tukeyova post-hoc testu: p = 0,001), žáci lépe chápali kroky laboratorního postupu
(p = 0,01), lépe hodnotili celkové provedení cvičení (p = 0,007) a celkovou atraktivitu tématu (p = 0,000 4). Je možné, že na žáky pozitivně působilo vysokoškolské
prostředí a více cvičení „prožívali, protože probíhala v jiném kontextu. Průměrné
hodnoty se pohybovaly v rozmezí 1 (zcela souhlasím) a 0,5 (částečně souhlasím).
Osoba vyučujícího, tj. středoškolský učitel či vysokoškolský lektor, ovlivnila hodnocení některých aspektů vnímání laboratorního cvičení. Statisticky významný rozdíl nebyl zjištěn v míře pochopení kroků laboratorního postupu ani celkovém provedení laboratorního cvičení. Ve zbylých charakteristikách byly rozdíly statisticky
signifikantní. Pokud vedl laboratorní cvičení středoškolský učitel, žáci lépe hodnotili
srozumitelnost úvodního výkladu (p = 0,004), naopak atraktivita cvičení byla hodnocena lépe pod vedením vysokoškolského lektora (p = 0,000 4), viz graf 4. Nabízí
se vysvětlení, že úvodní výklad středoškolského učitele byl hodnocen jako srozumitelnější, protože učitel přesně věděl, na které znalosti může navázat a odkázat.
34
6(1), 2015, p. 14–39
Zároveň, jak bylo zmíněno výše, lektor vedl cvičení PCR Rh-faktor pro třetí
ročníky, ve kterých neměli žáci základní znalosti molekulární biologie. Další faktor,
který toto hodnocení mohl ovlivnit, je, že středoškolští učitelé nevedli všechny typy
laboratorních cvičení, ale pouze restrikci plazmidů, u které byla atraktivita cvičení
nejnižší, a elektroforézu bílkovin. To bylo dáno možnostmi provedení laboratorních
cvičení pod vedením učitelů.
Zajímavým zjištěním je, že tři nejpřínosnější aspekty laboratorních cvičení žáci
zároveň hodnotili jako nejzajímavější (sestupně: nové metody; vlastní výsledek cvičení; získání nových informací), stejně tak tři nejméně přínosné faktory byly zároveň vnímány jako nejméně zajímavé (sestupně: nic, tj. vše bylo zajímavé/přínosné;
časová náročnost cvičení; jiné odpovědi), viz tab. 8. Žáci nejkladněji hodnotili možnost vyzkoušet si v praxi laboratorní metody, o kterých dosud slyšeli jen teoreticky.
Většina respondentů neuvedla žádný negativní aspekt, nejčastěji byla záporně hodnocena časová náročnost cvičení (zhruba čtyři hodiny). Pokud byl výsledek cvičení
zmíněn jako negativní aspekt, bylo to proto, že tito respondenti nemohli výsledek
laboratorních cvičení jednoznačně vyhodnotit.
Tab. 8: Četnosti odpovědí žáků na otázky zjišťující nejvíce a nejméně přínosné, resp.
nejvíce a nejméně zajímavé, aspekty laboratorních cvičení. Buňky tabulky, obsahující tři
nejčetnější kategorie pro každou otázku, jsou podbarveny šedě
Kategorie
(1) nové metody, nové
přístroje, praktické
vyzkoušení úlohy
(2) vlastní výsledek
cvičení
(3) získání nových
informací
(4) nic/chybějící
odpověď
(5) časová náročnost
cvičení
(6) vše/celé cvičení
(7) možnost uplatnit
vlastní návrhy
postupu
(8)
složitost/náročnost
cvičení
(9) jiné odpovědi
Četnost
nejméně
zajímavé
27
153
Četnost
nejméně
přínosné
25
119
15
113
8
116
31
49
43
40
274
45
262
0
54
0
54
22
4
1
2
24
8
0
2
0
18
0
16
12
46
13
54
Četnost
nejpřínosnější
Četnost
nejzajímavější
214
Poznámka: úplné znění posuzovaných kategorií – viz kapitola 3.2.
V porovnání s běžnými laboratorními cvičeními ve škole 421 žáků více bavilo
molekulárně biologické cvičení. Většina uvedla, že hlavním důvodem byla možnost
vyzkoušet si práci s vybavením, které ve škole nemají k dispozici. Méně často se
vyskytly důvody jiný vyučující a prostředí vysoké školy. Zbytek žáků (n = 45)
35
6(1), 2015, p. 14–39
uvedl, že je absolvované laboratorní cvičení bavilo srovnatelně se cvičeními ve škole.
Žádného z žáků nebavilo toto cvičení méně než běžné cvičení ve škole.
Jak poukazují Franke & Bogner (2011) a Scharfenberg & Bogner (2013a,b),
správně provedená laboratorní cvičení z molekulární biologie mohou pomoci pochopení obsahu i napravení miskoncepcí žáků. Tato skutečnost, spolu s vysoce pozitivním vnímáním pokročilých laboratorních cvičení z molekulární biologie, výrazně
podporuje zařazování tohoto typu cvičení jako doplněk běžné středoškolské výuky
biologie.
5
Závěr
V této studii bylo ukázáno, že v povinných předmětech biologie a chemie většinou nejsou pokryty některé zásadní tematické kategorie molekulární biologie a ŠVP
jednotlivých škol se v zastoupení těchto témat značně liší. Navíc výuka probíhá převážně izolovaně, nejčastěji v posledním ročníku povinné výuky biologie. Pokud je
v nabídce volitelných seminářů možnost semináře zaměřeného na molekulární biologii, je o něj mezi žáky velký zájem. V rámci možnosti rozšíření výuky molekulární
biologie byla středoškolským učitelům ze strany UK PřF nabídnuta možnost absolvovat se žáky laboratorní cvičení z molekulární biologie. Tato cvičení byla žáky
hodnocena jako atraktivní, dobře provedená s pochopitelným postupem a doprovázená srozumitelným úvodním výkladem. Pokud proběhla na půdě vysoké školy,
byla hodnocena pozitivněji než když proběhla na střední škole. To, zda cvičení vedl
vysokoškolský lektor nebo středoškolský učitel, mělo vliv na hodnocení atraktivity
(vyšší pod vedením lektora) a srozumitelnosti úvodního výkladu (vyšší pod vedením středoškolského učitele). Výsledky naší studie ukázaly, že provedená praktická
cvičení z molekulární biologie byla žáky vnímána jako atraktivní a srozumitelná.
Na základě zjištěných skutečností se domníváme, že by bylo vhodné zahájit odbornou diskuzi o současné podobě vzdělávacího obsahu vyučovacího předmětu biologie na gymnáziích na úrovni státních kurikulárních dokumentů (Rámcového vzdělávacího programu pro gymnázia). Jsme přesvědčeni, že současná obsahová podoba
biologického kurikula na gymnáziu (například vzhledem k postavení molekulární biologie v kurikulu) plně neodráží současný stav poznání v biologii jako vědním oboru
a neodpovídá v některých aspektech potřebám společenské praxe.
Poděkování
Autoři příspěvku by na tomto místě chtěli poděkovat RNDr. Olze Vránové, Ph.D.,
a RNDr. Davidu Kopeckému, Ph.D., za podnětné připomínky k systému kategorií
pro hodnocení vzdělávacího obsahu molekulární biologie na úrovni ŠVP gymnázií
a Stevenu Morrisovi, M.A., za revizi anglické verze abstraktu. Velký dík patří také
RNDr. Pavlu Vařejkovi za poskytnutí detailních informací a materiálů týkajících
se volitelného semináře „Molekulární biologie na Gymnáziu Brno, třída Kapitána
Jaroše 14.
Příspěvek byl zpracován v rámci řešení grantových projektů OPVK CZ.1.07/2.3.00/
20.0166 „Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů, IGA PdF 2014019
a GAUK 1168214.
Oba autoři se na zpracování příspěvku podíleli ve stejné míře.
36
6(1), 2015, p. 14–39
Literatura
Adresář škol a školských zařízení – revize 121203 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže,
školství a tělovýchovy a Ústav pro informace ve vzdělávání. Dostupné z
http://stistko.uiv.cz/registr/vybskolrn.asp
Balgopal, M. & Bondy, C. (2011). Antigenic shift and drift. Science Teacher, 78(2),
42–46.
Ben-Nun, B. S., Stolarsky, M. & Yarden, A. (2009). Learning molecular genetics in
teacher-led outreach laboratories. Journal of Biological Education, 44(1), 19–25.
Bowling, B., Zimmer, E. & Pyatt, R. E. (2014). Bringing next-generation sequencing into
the classroom through a comparison of molecular biology techniques. The American
Biology Teacher, 76(6), 396–401.
Byrd, J. J. (2000). Teaching outside the (cereal) box: a molecular genetics activity. The
American Biology Teacher, 62(7), 508–511.
Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2011). Research methods in education. New York:
Routledge.
Costenson, K. & Lawson, A. E. (1986). Why isn’t inquiry used in more classrooms? The
Donovan, J. & Venville, G. (2005). A concrete model for teaching about genes and DNA
to young students. Teaching Science, 51(4), 29–31.
Drits-Esser, D., Malone, M., Barber, N. C. & Stark, L. A. (2014). Beyond the central
dogma. The American Biology Teacher, 76(6), 365–369.
Falteisek, L., Černý, J. & Janštová, V. (2013). Simplified technique to evaluate human
CCR5 genetic polymorphism. The American Biology Teacher, 75(9), 704–707.
Franke, G. & Bogner, F. X. (2011). Conceptual change in students’ molecular biology
education: tilting at wind mills? Journal of Educational Research, 104(1), 7–18.
Gavora, P. (2010). Úvod do pedagogického výzkumu. Brno: Paido.
Gallagher, S. R., Coon, W., Donley, K., Scott, A. & Goldberg, D. S. (2011). A First
attempt to bring computational biology into advanced high school biology classrooms.
PLoS Computational Biology, 7(10), e1002244.
Gelbart, H., Brill, G. & Yarden, A. (2009). The impact of a web-based research
simulation in bioinformatics on students’ understanding of genetics. Research in Science
Education, 39(5), 725–751.
Gelbart, H. & Yarden, A. (2006). Learning genetics through an authentic research
simulation in bioinformatics. Journal of Biological Education, 40(3), 107–112.
German, P. J. (1996). Analysis of nine school biology laboratory manuals: promoting
scientific inquiry. Journal of Research in Science Teaching, 33(5), 475–499.
Gormally, C., Brickman, P., Hallar, B. & Armstrong, N. (2009). Effects of inquiry-based
learning on students’ science literacy skills and confidence. International Journal for the
Scholarship of Teaching and Learning, 3(2), 1–22.
Imperial, S. & Boronat, A. (2005). Determination of the Rh factor: a practical
illustrating the use of the polymerase chain reaction. Biochemistry and Molecular
Biology Education, 33(1), 50–53.
37
6(1), 2015, p. 14–39
Janík, T., Knecht, P., Najvar, P., Pavlas, T., Slavík, J. & Solnička, D. (2010a).
Kurikulární reforma na gymnáziích v rozhovorech s koordinátory pilotních
a partnerských škol. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze.
Janík, T., Janko, T., Knecht, P., Kubiatko, M., Najvar, P., Pavlas, T., Slavík, J.,
Solnička, D. & Vlčková, K. (2010b). Kurikulární reforma na gymnáziích – výsledky
dotazníkového šetření. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze.
Janík, T. & Slavík, J. (2007). Vztah obor–vyučovací předmět jako metodologický
problém. Orbis scholae, 2(1), 54–66.
Janštová, V., Pavlasová, L. & Černý, J. (2014). Inquiry based practical course focused on
proteins. In Rusek, M. & Stárková, D. (Eds.). Projektové vyučování v přírodovědných
předmětech. Praha: Pedagogická fakulta Univerzity Karlovy v Praze.
Kidman, G. (2008). Biotechnology education: topics of interest to students and teachers.
In Hamman, M., Reiss, M., Boulter, C. & Tunnicliffe, S. D. (Eds.). Biology in context:
learning and teaching for the twenty-first century. London: Institute of Education,
University of London.
Kočárek, E. (2004). Genetika. Praha: Scientia.
Lewis, J. & Wood-Robinson, C. (2000). Genes, chromosomes, cell division and
inheritance — do students see any relationship? International Journal of Science
Education, 22(2), 177–195.
Malacinski, G. M. & Zell, P. W. (1996). Manipulating the “invisible”: learning molecular
biology using inexpensive models. The American Biology Teacher, 58(7), 428–432.
Miller, K. R. & Levine, J. S. (2010). Biology (student edition). Boston: Pearson
Education, Inc.
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky (1999). Učební dokumenty
pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna.
National Committee on Science Education Standards and Assessment (1996). National
Science Education Standards. Washington, D. C.: National Research Council, National
Academy Press.
Nurse, P. (2003). The great ideas of biology. Clinical Medicine, 3(6), 560–568.
Offner, S. & Pohlman, R. F. (2010). Visualizing proteins & their Evolution. The
Ondřej, V. & Dvořák, P. (2012). Bioinformatics: A history of evolution “in silico”.
Journal of Biological Education, 46(4), 252–259.
Papáček, M. (2010). Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro
vzdělávání generací Y, Z a alfa? Scientia in educatione, 1(1), 33–49.
Rámcový vzdělávací program pro gymnázia (2007). Praha: Výzkumný ústav pedagogický
v Praze. Dostupné z
http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2009/12/RVPG-2007-07 final.pdf
Rejstřík škol a školských zařízení – verze 2.39 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže,
školství a tělovýchovy. Dostupné z http://rejskol.msmt.cz/
Scharfenberg, F. J. & Bogner, F. X. (2013a). Instructional efficiency of tutoring in an
outreach gene technology laboratory. Research in Science Education, 43(3), 1 267–1 288.
Scharfenberg, F. J. & Bogner, F. X. (2013b). Teaching gene technology in an outreach
lab: students’ assigned cognitive load clusters and the clusters’ relationships to learner
38
6(1), 2015, p. 14–39
characteristics, laboratory variables, and cognitive achievement. Research in Science
Education, 43(1), 141–161.
Srinivasan (1998). Exploring the limitations of the ‘DNA as a videotape’ analogy.
Journal of Biological Education, 33(1), 42–44.
Šmarda, J. (2003). Genetika pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna.
Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2003). Learning genetics with computer dragons. Journal of
Biological Education, 37(2), 96–98.
Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2007). Understanding genetics: Analysis of secondary
students’ conceptual status. Journal of Research in Science Teaching, 44(2), 205–235.
van den Berg, E. (2013). Didaktická znalost obsahu v laboratorní výuce: od práce
s přístroji k práci s myšlenkami. Scientia in educatione, 4(2), 74–92.
Vařejka, P. (2012). Maturitní témata z molekulární biologie. Brno: Gymnázium, třída
Kapitána Jaroše 14.
Venville, G. & Donovan, J. (2006). Analogies for life: a subjective view of analogies and
metaphors used to teach about genes and DNA. Teaching Science: The Journal of the
Australian Science Teachers Association, 52(1), 18–22.
Vidal, M. (2009). A unifying view of 21st century systems biology. FEBS Letters,
583(24), 3 891–3 894.
Wefer, S. H. & Anderson, O. R. (2008). Identification of students’ content mastery and
cognitive and affective percepts of a bioinformatics miniunit: a case study with
recommendations for teacher education. Journal of Science Teacher Education, 19(4),
355–373.
Wefer, S. H. & Sheppard, K. (2008). Bioinformatics in high school biology curricula:
a study of state science standards. CBE-Life Sciences Education, 7(1), 155–162.
Wood, L. & Gebhardt, P. (2013). Bioinformatics goes to school – new avenues for
teaching contemporary biology. PLoS Computational Biology, 9(6), e1003089.
Woody, S. & Himelblau, E. (2013). Understanding & teaching genetics using analogies.
The American Biology Teacher, 75(9), 664–669.
Platnost všech internetových odkazů uvedených v seznamu literatury byla ověřena
autory příspěvku ke dni 20. lednu 2015.
Vanda Janštová, [email protected]
Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta
Katedra učitelství a didaktiky biologie
Viničná 7, 128 43 Praha 2
Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta
Katedra biologie a environmentálních studií
M. D. Rettigové 4, 116 39 Praha 1
Martin Jáč, [email protected]
Univerzita Palackého v Olomouci, Pedagogická fakulta
Katedra biologie
Purkrabská 2, 779 00 Olomouc
39
6(1), 2015, p. 14–39
p. 40–79
ISSN 1804-7106
Termín „evoluce a jeho vymezení a použití
v českých a britských učebnicích přírodopisu
a biologie
Lucie Müllerová
Abstrakt
Studium evoluce a evolučních mechanismů zahrnuje několik odlišných přístupů a v důsledku toho je pojem evoluce definován různými způsoby nebo je zaměňován s jinými
pojmy, jako například přírodní výběr nebo Darwinova teorie. Diference v užívání daných
pojmů však může vést z hlediska vzdělávání k mnohým miskoncepcím. Proto je vhodné
ověřit, zda učebnice žákům poskytují prostor se v dané problematice orientovat.
Předmětem výzkumu jsou pojmy „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce,
„Darwinova teorie a „přírodní výběr vyskytující se v českých a britských učebnicích
přírodopisu a biologie. Do výzkumu je zahrnuto celkem 32 učebnic. Hlavním cílem je určení četnosti uvedených pojmů v učebnicích a následně prostřednictvím obsahové analýzy
definic porovnání konkrétních předem stanovených výrazů v dané definici. Definice pojmů
„evoluce, „evoluční teorie a „biologická evoluce jsou dále konfrontovány s obsahem definic evolučních biologů, a zároveň je za pomoci hierarchické shlukové analýzy znázorněna
jejich vzájemná podobnost.
Výsledky výzkumu ukazují, že v českých učebnicích se nejčastěji vyskytuje pojem
„Darwinova teorie a v britských učebnicích pojem „přírodní výběr. Z hlediska podobnosti definic zkoumaných pojmů je zjištěno, že definice „evoluce, „biologická evoluce
a „evoluční teorie jsou v českých i britských učebnicích poměrně různorodé na rozdíl od
definic evolučních biologů, kde jsou přes určitou variabilitu obsahy definic nápadně podobnější. Na základě obsahové analýzy jsou shrnuty a představeny takové výrazy, které
se zdají zásadní pro porozumění dané definici či takové, které se mohou jevit jako určitý
faktor ovlivňující vznik žákovských miskoncepcí. V případě definic pojmu „evoluce je zjištěno, že české učebnice vystihují „evoluci většinou jako „vývoj organismů nebo „vznik
nových druhů. Britské učebnice obsahují především „změnu organismů v průběhu času
a definice evolučních biologů zahrnují nejčastěji „změnu genů v populaci.
Klíčová slova: evoluce, přírodní výběr, Darwinova teorie, učebnice.
40
6(1), 2015, p. 40–79
The Term “Evolution” and its Definition and
Use in Czech and British Textbooks of Science
and Biology
Abstract
The study of evolution and evolutionary mechanisms includes several different approaches.
Consequently the concept of evolution is defined in different ways, or is confused with other
concepts, such as natural selection or Darwin’s theory. Differences in the use of the terms
may result in misconceptions. Therefore, it is necessary to find out, whether textbooks
provide space for pupils to orient themselves in the definition of evolution.
The research is focused on the occurrence of terms “evolution”, “evolutionary theory”,
“biological evolution”, “Darwin’s theory” and “natural selection” in Czech and British
textbooks of Science and Biology. There are 32 textbooks included in the survey. The
main objective is to determine the frequency of terms mentioned above and subsequently
through the content analysis of the definitions to compare the differences in the occurrence
of specific predetermined terms. Definition of terms “evolution”, “evolutionary theory” and
“biological evolution” are also confronted with the contents of definitions of evolutionary
biologists, and their mutual similarity is demonstrated via a hierarchical cluster analysis.
The research results indicate that in the Czech textbooks the most prevalent term
is “Darwin’s theory” while in British textbooks it is “natural selection”. It has been
found that the definitions of “evolution”, “biological evolution” and “evolutionary theory”
are quite varied in Czech and British textbooks. Definitions of evolutionary biologists,
despite of some variability, are strikingly more similar. Based on the content analysis,
such notions are summarized and presented, that seem essential for the understanding
of the definition or those that may appear to be a factor influencing the emergence of
a pupil’s misconceptions. For the definitions of the term “evolution” it is found, that the
Czech textbooks describe the “evolution” mostly as “the development of organisms” or
“the origin of new species”. British textbooks primarily contain “change of organisms over
time”, and the definition of evolutionary biologists usually involves “changing the genes
in the population”.
Key words: evolution, natural selection, Darwin’s theory, textbook.
41
1
Úvod
Pojem „evoluce je vnímán různými způsoby. Můžeme říci, že již od svého vzniku
prochází určitým vývojem jak ve smyslu významu, tak jeho užití. Evoluční biolog
S. J. Gould (2002) pojednává o aplikaci slova evoluce ve středoškolských učebnicích biologie a uvádí, že ještě v 50. letech 20. století se v učebnici biologie pojem
„evoluce nevyskytoval a místo něj byl použit termín „hypotéza rasového vývoje,
angl. the hypothesis of racial development (Gould, 2002). Dále zdůrazňuje, že evoluce je základním termínem, který by měl být v učebnicích biologie řádně objasněn. Skutečnost, že evoluce má v učebnicích významnou roli, potvrzuje i výzkum
D. E. Moodyho (1996), který zobrazuje značný nárůst výskytu pojmu „evoluce
a pojmu „přírodní výběr v učebnicích biologie vydaných od roku 1990 (Moody,
1996).
Zabýváme-li se však historií a výskytem pojmu „evoluce, je důležité zdůraznit, že sám Ch. R. Darwin (1859) slovo evoluce nepoužíval, nikoli však z důvodu
kompromisu či obav, ale proto, že daný pojem měl za dob Darwina trochu odlišný
význam. Slovo „evoluce je původně odvozeno z latinského slova evolvere 1 , kde doslovně znamená „rozvinout, rozbalit, a svým způsobem v sobě zahrnuje směrovost
a předvídatelnost, které, jak Darwin argumentoval, nejsou součástí popsaného mechanismu přírodního výběru (Darwin, 1859). Pre-darwinovské názory týkající se
změny živých organismů v průběhu času se pojily spíše se slovem „transformace,
každopádně i v něm byl zahrnut určitý progresivní směr, tzn. od jednoduchého ke
složitějšímu, od moře na souš atp. (Gould, 2002). Darwinem popsaný mechanismus
přírodního výběru však znamenal lepší adaptaci na místní podmínky prostřednictvím procesu, který zahrnoval náhodné komponenty a výslovně nezahrnoval sílu
udávající směr (Darwin, 1859). Darwin tedy místo pojmu „evoluce užíval spojení
„modifikace uzpůsobením angl. descent with modification (Darwin, 1859: s. 331).
Později přírodovědec H. Spencer (1862) aplikoval pojem evoluce jako obecný termín při popisu Darwinovy teorie. Ačkoli se tedy etymologie slova evoluce původně
neshodovala s Darwinovým popisem, začal se tento pojem běžně užívat a ve své
podstatě se jeho význam modifikoval.
Na počátku minulého století W. Ostwald (1910) anticipoval, že proces evoluce
ve svém komplexním smyslu zahrnuje hlavní fáze, během kterých se evoluce projevuje různými způsoby, tzv. evoluce anorganická (chemická); organická (biologická)
a kulturní (kulturně-sociální). Na tuto skutečnost později ukázal i J. Huxley (1953).
Darwinova evoluční teorie spadá do tzv. biologické evoluce, jelikož se týká pouze
živých organismů. Zpočátku ale nebylo třeba tuto kategorii biologické evoluce vyčleňovat, jelikož pojem evoluce byl spojován výhradně s evolucí živých forem. Později
se však vědci začali zabývat otázkou, zda i vznik první živé formy mohl vzniknout
postupně „evolucí z původně neživých látek (Oparin, 1938; Miller, 1953). Ovšem
v takovém případě není možné vykládat evoluci principem přírodního výběru, jelikož
anorganické látky neusilují o „život ani si nekonkurují stejným způsobem jako živé
organismy. Přesto se závěry chemické evoluce začaly spojovat s Darwinovou teorií
(např. Zillmer, 1998).
Samotný termín „evoluce bývá také někdy zaměňován s pojmem „přírodní výběr, což zdůrazňoval již R. A. Fisher (1930) ve 30. letech 20. století: „Přírodní výběr
není evoluce. Avšak od chvíle, co se tyto dva pojmy začaly běžně užívat, byla teorie
evoluce objasňována pomocí teorie přírodního výběru, tak jak ji předložil Darwin
1
Merriam-Webster. Dostupné z http://www.merriam-webster.com/dictionary/evolution
42
6(1), 2015, p. 40–79
a Wallace. To mělo neblahý následek v tom, že samotné teorii přírodního výběru
jako takové nebyla věnována dostatečná pozornost (Fisher, 1930: s. 11).
Podle H. F. Osborna (1918) přerostla evoluce hodnosti teorie a získala pozici
přírodní zákonitosti (Osborn, 1918). Někteří evoluční biologové poznamenávají, že
evoluce je faktem i teorií (např. Lenski, 2000; Gould, 1981), přičemž fakta a teorie
jsou dvě rozdílné skutečnosti. S. J. Gould (1981) uvádí, že fakta označují data pozorovatelná ve světě, kdežto teorie jsou struktury myšlenek, které daná fakta vysvětlují
a interpretují (Gould, 1981). Na základě toho bychom měli sledovat určité odlišnosti
mezi pojmy „evoluce a „evoluční teorie. Jakkoli jsou v uvedených formulacích na
první pohled rozdílnosti nepatrné, jejich význam z hlediska porozumění může být
dalekosáhlý. Například v situaci, kdy vědecké výzkumy zpochybňují určitou „evoluční teorii, není explicitně dáno, že je zpochybňována i „evoluce. R. E. Lenski
(2000) objasňuje, že organismy se během procesu vývoje života na Zemi mění, což je
nesporným faktem. Biologové a paleontologové pak identifikují a zkoumají vývojové
mechanismy, kterými mohou hlavní příčiny těchto změn vysvětlit, tedy interpretují
různé teorie (Lenski, 2000). V zásadě už Ch. R. Darwin ve své knize „Vzniku druhů2
popisuje jak fakt evoluce, tak teorii jejího mechanismu, tzn. uvádí, že druhy nebyly
stvořeny samostatně, ale vznikly postupně v důsledku změn, a zároveň dokládá, že
hlavním iniciátorem těchto změn je přírodní výběr (Darwin, 1859; Darwin, 1871:
s. 152–153).
Zajímavý postřeh ohledně deskripce evoluce uvedl T. Dobzhansky (1970), když
píše: „Evolucionisté v 19. století přednostně dokumentovali, že k evoluci dochází.
Jelikož uspěli a dnes již mezi vědci i obeznámenou veřejností není pochyb o tom,
že se v historii Země objevuje evoluce, začalo se na ni nahlížet dvěma různými
způsoby. První se soustřeďoval na rozluštění skutečné evoluční historie, tzn. fylogenezi různých skupin živočichů a rostlin. . . Druhý přístup zdůrazňoval studium
mechanismů vedoucích k evoluci a zabýval se spíše kauzálními než historickými
aspekty (Dobzhansky, 1970: s. 28). K. S. Thomson (1982) poznamenává, že pojem
evoluce zahrnuje přinejmenším tři rozdílné obsahy, tj. obecný význam změny v čase;
původ všech živých forem ze společného předka a příčiny a mechanismy procesu
změn.
V důsledku uvedených odlišných přístupů a obsahů slova „evoluce lze předpokládat, že pojem „evoluce bývá definován různými způsoby, což potvrzuje i výzkum
analyzující definice evoluce v učebnicích antropologie (White et al., 2009). Dále může
být pojem „evoluce zaměňován s jinými pojmy, jako je „přírodní výběr nebo
„Darwinova teorie3 . Pro správné porozumění je však žádoucí vymezovat u zmíněných pojmů konkrétní rozdíly. Některé studie a výzkumy ukazují na skutečnost, že
diference v užívání určitých termínů může vést u žáků, zejména v oblasti pochopení
evoluce a evolučních mechanismů, k mnohým miskoncepcím (Mead & Scott, 2010a,
2010b; Rector et al., 2013). Předpokládáme-li, že se žáci s objasněním významu evoluce setkávají na školách, je namístě ověřit, nakolik jim učebnice poskytují prostor
se v dané problematice orientovat. Vzhledem k tomu, že kolébkou evoluční teorie je
Velká Británie, respektive Anglie a Skotsko, kde Ch. R. Darwin působil, je vhodné
zahrnout do výzkumu i anglické a skotské učebnice, jelikož taková komparace může
přinést zajímavé výsledky.
2
Zkrácený název „Origin of species bývá většinou překládán „O původu druhů. V textu je
však akceptován nejnovější český překlad z roku 2006, který pracuje s názvem „Vznik druhů
(Darwin 1871/2006).
3
Pojmem „Darwinova teorie je vždy míněna „Darwinova teorie evoluce.
43
6(1), 2015, p. 40–79
2
Cíl výzkumu a výzkumné otázky
Hlavním cílem výzkumu je určení četnosti zastoupení a obsah definic pojmů „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova evoluční teorie a „přírodní výběr, které se vyskytují v českých a britských učebnicích přírodopisu a biologie. Následně jsou konfrontovány analyzované definice pojmů „evoluce, „evoluční
teorie a „biologické evoluce s obsahem definic evolučních biologů a ověřeny jejich
vzájemné podobnosti.
Výzkumné otázky: Hlavním předmětem analýzy jsou definice pojmů „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr.
a) Rozlišují české a britské učebnice jednotlivé pojmy?
b) S jakými výrazy se pojí výklad jednotlivých definic v českých a britských učebnicích?
c) S jakými výrazy se pojí definice biologické evoluce či evoluce vyjádřená evolučními biology?
3
Metodika výzkumu
Celkový výzkum je rozdělen do tří hlavních částí. V prvé řadě je zaznamenáváno,
jestli se v učebnicích vyskytují pojmy „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr. Dále je analyzován obsah definic všech
sledovaných pojmů. Nakonec je pomocí shlukové analýzy porovnávána podobnost
definic „evoluce, „evoluční teorie a „biologické evoluce s definicemi evolučních
biologů.
Předmětem výzkumu byly učebnice přírodopisu a biologie, které obsahují tematiku evoluce. Jak v České republice, tak ve Velké Británii se evoluční problematice
věnují učebnice jen v určitém ročníku nebo daném tematickém bloku vzdělávání,
a právě takové učebnice byly analyzovány. V České republice se jednalo o výběr nejpoužívanějších učebnic, což bylo zjištěno na základě předběžného výzkumu (Müllerová, in prep.). Ve Velké Británii byl výběr učebnic uskutečněn náhodně z aktuálně
dostupných a prodávaných publikací. V Anglii, kde je zastoupení učebnic výrazně
vyšší oproti Skotsku, byly do výzkumu přednostně zahrnuty takové učebnice, které
náleží nejvíce rozšířeným zkušebním komisím4 , tzn. AQA, OCR a Edexcel. Ve Skotsku existuje jediná zkušební komise, tj. SQA (Scottish Qualifications Authority),
do výzkumu tak byly vybrány volně dostupné učebnice odpovídající právě jejich
požadavkům. Celkem bylo analyzováno 32 učebnic přírodopisu a biologie – 16 českých a 16 britských, respektive 10 českých učebnic pro nižší gymnázia nebo základní
školy a 6 českých učebnic pro vyšší gymnázia či střední školy, dále 8 britských učebnic úrovně GCSE, které jsou analogické učebnicím nižšího gymnázia nebo druhému
stupni základních škol a 8 učebnic určených pro A-level stupeň, odpovídající učebnicím vyššího gymnázia a středních škol. Souhrnný seznam zahrnutých učebnic je
uveden v tabulce 1. Pro přehlednější statistické zpracování byl jednotlivým učebnicím přiřazen specifický kód.
4
V Anglii, Walesu a Severním Irsku existuje pět hlavních zkušebních komisí (examination boards). Školy si v rámci předmětů z daných komisí volně vybírají. Každá ze zkušebních komisí
má vydavatelského „partnera a publikuje učebnice. Mezi nejrozšířenější zkušební komise v Anglii
patří AQA (Assessment and Qualifications Alliance), OCR (Oxford, Cambridge and RSA Examinations) a Edexcel (Pearson Edexcel as of April 2013 ). Dostupné z
http://www.telegraph.co.uk/education/secondaryeducation/8940806/Exam-boards-profiles.html
44
6(1), 2015, p. 40–79
Tab. 1: Seznam analyzovaných učebnic. Kód učebnic rozlišuje, zda se jedná o české
učebnice (CZ) nebo britské (GB); dále určuje první stupeň sekundárního vzdělávání (-z-)
a druhý stupeň sekundárního vzdělávání (-s-); číslice kódu identifikuje konkrétní učebnici
Typ učebnic
České učebnice
základních škol nebo
nižších gymnázií
České učebnice
středních škol nebo
vyšších gymnázií
Britské učebnice pro
úroveň GCSE
Britské učebnice pro
A-level stupně
Kód
CZ-z-1
CZ-z-2
CZ-z-3
CZ-z-4
CZ-z-5
CZ-z-6
CZ-z-7
CZ-z-8
CZ-z-9
CZ-z-10
CZ-s-1
CZ-s-2
CZ-s-3
CZ-s-4
CZ-s-5
CZ-s-6
GB-z-1
GB-z-2
GB-z-3
GB-z-4
GB-z-5
GB-z-6
GB-z-7
GB-z-8
GB-s-1
GB-s-2
GB-s-3
GB-s-4
GB-s-5
GB-s-6
GB-s-7
GB-s-8
Název učebnice, vydavatelství, rok vydání
Ekologický přírodopis 9, Fortuna, 2002
Přírodopis 8: biologie člověka, SPN, 2009
Přírodopis 9: geologie a ekologie, SPN, 2009
Přírodopis IV: 9, Scientia, 2000
Přírodopis I: 6, Scientia, 1997
Přírodopis 9, Prodos, 2000
Přírodopis 6, Prodos, 2004
Přírodopis pro 6. ročník, Natura, 2004
Geologie, Natura, 1999
Přírodopis 8, Fraus, 2006
Základy biologie, Tobiáš, 1995
Obecná biologie, Fortuna, 2000
Genetika, Fortuna, 2003
Biologie pro gymnázia, Olomouc, 2002
Odmaturuj z biologie, Didaktis, 2003
Kapitoly z obecné biologie, SPN, 1994
Science (AQA), Nelson Thornes, 2006
Science Biology (AQA), Nelson Thornes, 2011
Science A (AQA), Collins, 2011
Science Higher (OCR), OCR & Oxford, 2011
Biology Intermediate 2, Hodder Gibson, 2012
Biology (11–14), Longman, 2009
Biology Intermediate 2, Leckie & Leckie, 2006
National 5 Biology, Leckie & Leckie, 2013
Higher Biology for CfE, James Torrance, 2012
Biology (SQA), Hodder Gibson, 2013
AS level Biology (AQA), CGP, 2012
A2 level Biology (AQA), CGP, 2012
AS level Biology (OCR), CGP, 2012
A2 level Biology (OCR), CGP, 2012
AS Biology (Edexcel), UYSEG, 2008
A2 Biology (Edexcel), UYSEG, 2009
Sledované pojmy byly označeny konkrétním symbolem, tj. evoluce (E), evoluční
teorie (ET), biologická evoluce (BE), Darwinova teorie (DT) a přírodní výběr (PV).
Výskyt daných pojmů v učebnici byl zaznamenáván do tabulek (tab. 5–8).
V rámci zápisu do tabulek byly rozlišovány 4 kategorie:
a) Pojem se v učebnici vyskytuje společně s bližším výkladem – zaznamenáno
symbolem A.
b) Pojem se v učebnici vyskytuje, ale bez dalšího výkladu – zaznamenáno symbolem B.
45
6(1), 2015, p. 40–79
c) V učebnici není daný pojem uveden, ale jeho význam je zde zahrnut – zaznamenáno symbolem C5 .
d) V učebnici není uveden daný pojem ani jeho význam – zaznamenáno symbolem X.
Celkové údaje o výskytu jednotlivých pojmů v českých a britských učebnicích
znázorněných v tabulkách 5–8 (označeny symbolem A, B, C) byly za pomocí Excelu
2010 vyneseny do grafu a vyjádřeny v procentech (obr. 2). Základem (n = 100 %)
je počet zkoumaných učebnic, tedy hodnota 32.
Do obsahové analýzy byly zahrnuty všechny definice zkoumaných pojmů uvedené ve sledovaných českých a britských učebnicích. V případě pojmů „evoluce
a „biologická evoluce byly zároveň analyzovány i obsahy definic vybraných biologů
(vědci).
Výběr definic vědců byl částečně subjektivní. Jednalo se však o výběr deseti
evolučních biologů své doby, kteří měli nebo stále mají důležitou roli nejen ve vědecké
komunitě, ale i z hlediska popularizace vědy, a jedné zvolené publikace zabývající
se obecně celou biologií. Smyslem také bylo zahrnout do výzkumu definice vědců
z odlišných zemí s rozdílnou specializací evoluční biologie. Seznam vybraných vědců
a sledovaných publikací je uveden v tabulce 2.
V rámci obsahové analýzy bylo zohledněno, že ačkoli mívají definice podobný
význam, není jejich znění identické. Určitou definici lze totiž vyjádřit různými slovy
stejného nebo obdobného významu, přičemž podstata informace zůstává zachována.
Tab. 2: Seznam vybraných vědců a konkrétních publikací. Kód definice rozlišuje, zda se
jedná o definice evoluce (E) nebo biologické evoluce (BE). Číslice kódu identifikuje
konkrétního vědce a vybranou publikaci
kód
definice
1E
2E
3E
4E
5BE
6BE
7E
8E
9E
10E
11E
jméno autora
název publikace
Curtis, H.
& Barnes, N. S.
Dobzhansky, T. H.
Ehrlich, P. R.
& Holm, R. W.
Endler, J. A.
Flegr, J.
Futuyma, D. J.
Li, W. H.
Mayr, E.
Biology
rok vydání,
str. definice
1989, s. 974
Principle of genetics
The Process of Evolution
1952, s. 4–5
1963, s. 95
Natural selection in the wild
Evoluční biologie
Evolutionary Biology
Molecular Evolution
Toward a New Philosophy of
Biology
Principles of Genetics
1986,
2005,
1998,
1997,
1988,
Evolution
The Diversity of Life
1996, s. 3
1992. s. 75
Snustad, D. P.
& Simmons, M. J.
Strickberger, M. W.
Wilson, E. O.
s.
s.
s.
s.
s.
5
35
4
35
162
2003, s. 721
5
V případě pojmů „evoluce a „evoluční teorie se objevují situace, kdy učebnice konkrétně definují pojem „evoluce (v tabulkách označen symbolem A), ale zároveň se dále odlišným způsobem
odkazují na evoluci i v kontextu současných poznatků a nových výzkumů. V takovém případě je
tato interpretace oddělena od původní definice „evoluce a je zahrnuta k definici „evoluční teorie
(v tabulkách označeno symbolem C). Je totiž bráno v úvahu, že takové učebnice, ačkoli neuvádějí
pojem „evoluční teorie, odlišují termín „evoluce od současných názorů na evoluci, což odpovídá
právě teorii.
46
6(1), 2015, p. 40–79
Za účelem lepší vypovídací hodnoty obsahové analýzy bylo proto nutné provést rozbor slov či sousloví, které se v daných definicích často vyskytují, ale zároveň mají
stejný nebo obdobný význam (tab. 3). Pro obsah definic pojmů „evoluce, „evoluční
teorie, „biologické evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr bylo poté stanoveno 40 informací, které byly sledovány v podobě konkrétních výrazů6 . Vybrány
byly takové informace, které se jeví jako zásadní pro porozumění či diferenciaci zkoumaných pojmů. Následně byly v Excelu 2010 vytvořeny skórovací tabulky (příloha
tab. I–VI), do kterých bylo zaznamenáváno, zda se v rámci výkladu daného pojmu
sledovaný výraz vyskytuje (zapsáno číslem 1) či nikoli (zapsáno číslem 0). Příklad
skórování jednotlivých definic (příloha tab. I–VI) je uveden na obrázku 1.
Tab. 3: Seznam stanovených informací a sledovaných výrazů. Tabulka představuje
seznam stanovených informací a soubor výrazů, které byly za účelem dané informace
v definici sledovány
číslo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
stanovené informace
geologický čas
aktuální průběh času
soubor sledovaných výrazů
miliardy let, milióny let atp.
v průběhu času, během určité doby,
v čase atp.
příbuznost druhů
společný původ, předek, příbuznost,
fylogeneze atp.
živé systémy, (definice nemusí přímo živá forma, druh, organismus atp.
zahrnovat daný výraz, ale
v jejím kontextu je zřejmé, že se
jedná o živé organismy)
„vyvíjení neživých systémů
neživá hmota, neživá forma, prvky,
svět atp.
první původ života
první živá buňka, první forma života
atp.
vznik nových druhů
speciace, vznik druhu atd.
vývoj
vývoj, vyvíjet se
eliminace
zánik, eliminace, vymření, smrt atd.
přežití
přežít, přežití
úsilí o život
boj o život, úsilí o život
biologická zdatnost
nejzdatnější, nejschopnější, fitness
jakýkoliv zvýhodňující element
nejlepší, užitečné, lepší, výhodné,
(např. znak, gen, jedinec)
prospěšné atp.
jakýkoliv znevýhodňující element
slabší, méně výhodné, nevyhovující
(např. znak, gen, jedinec)
atp.
vlastnosti
vlastnosti, znaky, vlohy, rysy atd.
přizpůsobení
adaptace, adaptovaný, přizpůsobit
atp.
dědičnost
dědičnost, zdědit, zděděné atp.
mutace
mutace, náhodné genetické varianty
geny
gen, genetický, alela, genotyp atp.
fenotyp
fenotyp, fenotypové
6
Pro lepší orientaci je v textu slovem pojem myšlen vždy určitý zkoumaný pojem, tzn. „evoluce,
„evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie nebo „přírodní výběr, a slovem výraz
je míněn jeden ze sledovaných výrazů (tab. 3), které se v případných definicích daných pojmů
vyskytují.
47
6(1), 2015, p. 40–79
21 životní prostředí
prostředí, životní podmínky, životní
okolnosti
variety, variabilita, různorodost,
proměnlivost atp.
frekvence genů, genofond atp.
22 různorodost
23 frekvence zastoupení genů či alel
v populaci
24 změna
25 reprodukce
26 zachování „vlastností, jedinců nebo
genů
27 potomstvo
28 jednotlivec
29 populace
30 selekce
změna, měnit, odlišovat atp.
reprodukce, množení, páření atp.
předat, zachovat, přenést atp.
potomstvo, generace atp.
jednotlivec, člen, nositel atp.
populace, skupina jednoho druhu
výběr, selekce, selektivní, selektivní
tlak atp.
gradualistický, postupný
akumulace, vzrůst, hromadění,
rozšíření atp.
komplexnější, složitější atp.
proces
přírodní výběr
31 gradualistický děj
32 průběh akumulace
33 směr k větší komplexitě
34 proces
35 přírodní výběr (mimo definici
přírodního výběru)
36 evoluce (mimo definice evoluce
a evoluční teorie)
37 genetický drift
38 význam konkurence
39 pohlavní výběr
40 informaci, že druhy mohou zůstat
relativně stálé
evoluce, evoluční
genetický drift, drift
konkurence, soutěž
pohlavní výběr
stálé, neměnící se atp.
Obr. 1: Skórování definic
Obrázek 1 znázorňuje skórování definice „Darwinova teorie. Modře vyznačená
slova v definici spadají do určité kategorie sledovaných výrazů (tab. 3). Jejich přítomnost je zapsána číslicí 1 do skórovací tabulky (tab. V) dle přiřazeného identifikačního
čísla daného výrazu. Ačkoli se některé kategorie výrazů mohou v definici vyskytovat
víckrát, jsou v tabulce uvedeny pouze jednou. Neobsazeným kategoriím v tabulce
je přiděleno číslo 0, jež značí, že se dané výrazy v definici nevyskytují. Ukázka je
převzata z učebnice Kapitoly z obecné biologie (1994), čemuž odpovídá přiřazený
kód definice (tab. 1).
48
6(1), 2015, p. 40–79
Ze skórovacích tabulek (příloha tab. I–VI) bylo vypočteno procentuální zastoupení sledovaných výrazů u zkoumaných definic, tzn. že procenta v tabulkách obsahové analýzy (tab. 9–11) vyjadřují, v kolika definicích pojmů „evoluce, „evoluční
teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr se vyskytují
stanovené výrazy popsané v tabulce 3. V tomto případě je základem (n = 100 %)
počet konkrétních definic daného pojmu zahrnutých do obsahové analýzy, nikoli
počet učebnic (tab. 4).
Tab. 4: Hodnota základu analyzovaných definic. Tabulka shrnuje počet definic, které byly
zahrnuty do výpočtu procentuálního zastoupení sledovaných výrazů obsahové analýzy
Počet zkoumaných definic, tzn. hodnotazákladu
(n = 100%) pro konkrétní definice
Sledované definice
české učebnice
britské učebnice
Evoluce (E)
12 − 5 = 7∗
10
Biologická evoluce (BE)
6
0
Evoluční teorie (ET)
6
4
Darwinova teorie (DT)
10
11
Přírodní výběr (PV)
9
15
vědci
11 ∗ ∗
×
×
×
∗Pojem evoluce byl uváděn ve 12 českých učebnicích, nikoli jen v 7. Každopádně
v pěti učebnicích byl daný pojem definován pouze jedním výrazem – vývoj (příloha
tab. I, kódy definic: CZ-z-E-3, CZ-z-E-4, CZ-z-E-5, CZ-z-E-9, CZ-s-E-1). Vzhledem
k tomu, že hodnota průměru je výrazně ovlivněna odlehlými hodnotami, je těchto pět
definic při výpočtu procentuálního průměru vynecháno. Jednoslovný popis definic
totiž nese velmi malou číselnou hodnotu, jež by průměr obsahové analýzy zkreslovala, proto základem českých definic pojmu „evoluce (n = 100 %) je v daném
případě 7 nikoliv 12 definic (příloha tab. I a tab. 11).
∗∗V kategorii definic vědců jsou pojmy „evoluce a „biologická evoluce sloučeny
dohromady (tab. 4 a tab. 11), jelikož definice „evoluce je evolučními biology popisována ve smyslu „evoluce biologické.
Výrazy, které se v jednotlivých definicích vyskytují nejčastěji, byly v Excelu 2010
vyneseny do grafů (obr. 3, 4, 5, 6).
V případě definic „evoluce byla následně mezi nejčastěji se vyskytujícími výrazy
sledovaná míra shody, tzn. jestli se nejčastěji vyskytující výrazy objevují v definici
společně (tab. 13). Tato skutečnost byla posuzována pomocí míry shody dle následujícího postupu: Pokud jsou u sledované definice zaznamenány všechny tři sledované
výrazy (tab. 5), je tato skutečnost ve sloupci „Shoda označena číslem 1 (tzn. výskyt
shody). Pokud se v definici alespoň jeden ze sledovaných výrazů nevyskytuje, je řádek označen číslem 0 (tzn. neshoda). Definice, ve které se nevyskytuje ani jeden ze
sledovaných výrazů, byla vyřazena. Míra shody je vyjádřena podílem součtu hodnot
ve sloupci „Shoda a počtem zahrnutých definic (tab. 6). Pro vyjádření v procentech
je míra shody násobena 100 (ústní sdělení, Ing. Petr Mazouch, Ph.D., VŠE, Fakulta
informatiky a statistiky, 2014). Identickým postupem byly vypočteny míry shody
sledovaných výrazů v definicích evoluce v českých a britských učebnicích (tab. 13).
Na základě toho, že výrazy vývoj (č. 8) a změna (č. 24) objevující se v definicích
evoluce, vykazují výrazně rozdílné zastoupení v českých učebnicích v porovnání s definicemi britských učebnic a publikací evolučních biologů (obr. 3), byla pro srovnání
sledována míra shody i u těchto dvou výrazů (tab. 6).
49
6(1), 2015, p. 40–79
Tab. 5: Příklad
výpočtu míry shody.
Tabulka znázorňuje
příklad výpočtu míry
shody, která je
definována jako součet
binární proměnné
„Shoda dělený počtem
zahrnutých definic
Kód
definice
1E
2E
3E
4E
5BE
6BE
7E
8E
9E
10E
11E
Identifikační číslo výrazu
Shoda
24
29
19
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
x
1
1
0
0
1
1
1
1
Tab. 6: Sledovaná kombinace výrazů. Tabulka představuje kombinaci konkrétních
výrazů, u kterých byla sledována míra shody společného výskytu v definici evoluce
Druh publikací
Počet vzorků,
tzn. definic evoluce
zahrnutých do výpočtu
8a7
2 a 24
19, 24 a 29
české
učebnice
britské
učebnice
publikace
biologů
7
8
10
8 a 24
všechny
zkoumané
publikace
24
Z vytvořených skórovacích tabulek (příloha tab. I–VI) byl dále v programu SPSS
za pomoci hierarchické shlukové analýzy vytvořen dendrogram (obr. 7), který graficky znázorňuje vzájemnou podobnost jednotlivých definic pojmů „evoluce, „biologická evoluce a „evoluční teorie s definicemi pojmů „evoluce a „biologická
evoluce evolučních biologů. Pro vyjádření vzdálenosti mezi objekty byla použita
euklidovská metrika, metodou hierarchického shlukování byla „metoda nejbližšího
souseda.
4
Výsledky výzkumu
Výsledky výzkumu jsou rozděleny do tří hlavních částí. V prvé řadě je evidováno, zda
se v jednotlivých učebnicích vyskytují pojmy „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr. Dále jsou uvedeny obsahové
analýzy daných definic, jež jsou v případě pojmů „evoluce, „biologická evoluce
a „evoluční teorie konfrontovány s obsahem definic evolučních biologů. Nakonec
je hierarchickou shlukovou analýzou vytvořen dendrogram, představující vzájemnou
podobnost definic pojmů „evoluce, „evoluční teorie a „biologická evoluce.
Uvedené tabulky (tab. 7–10) zaznamenávají výskyt pojmů „evoluce, „evoluční
teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr v českých
a britských učebnicích základních a středních škol.
Na úrovni základních škol (tab. 7) je pojem „evoluce představen v sedmi z deseti
učebnic, čtyři z nich pracují zároveň i s pojmem „evoluční teorie, respektive se
současným názorem na evoluci. „Darwinova teorie je zmíněna v sedmi z deseti
učebnic, ale ve dvou z nich je bez uvedení „přírodního výběru. Ve dvou učebnicích
je rozlišeno všech pět sledovaných pojmů, včetně pojmu „biologická evoluce.
50
6(1), 2015, p. 40–79
Tab. 7: Výskyt jednotlivých pojmů v českých učebnicích ZŠ. Zápis v tabulkách je uveden
dle následujících symbolů: A – pojem se v učebnici vyskytuje společně s bližším
výkladem; B – pojem se v učebnici vyskytuje, ale bez dalšího výkladu; C – v učebnici
není daný pojem uveden, ale jeho význam je zde zahrnut; X – v učebnici není uveden
daný pojem ani jeho význam
Název učebnice,
vydavatelství,
rok vydání
1 Ekologický
přírodopis 9,
Fortuna, 2002
2 Přírodopis 8,
SPN, 2009
3 Přírodopis 9,
SPN, 2009
4 Přírodopis 9,
Scientia, 2000
5 Přírodopis 6,
Scientia, 1997
6 Přírodopis 9,
Prodos, 2000
7 Přírodopis 6,
Prodos, 2004
8 Přírodopis 6,
Natura, 2004
9 Geologie,
Natura, 1999
10 Přírodopis 8,
Fraus, 2006
Č.
Evoluce
X
Zkoumaný pojem
Evoluční Darwinova Přírodní
teorie
teorie
výběr
X
A
A
Biologická
evoluce
X
A
X
A
B
X
A
C
A
B
X
A
C
A
A
A
A
C
A
A
A
A
X
B
X
X
A
X
X
A
X
X
A
X
X
X
A
C
X
X
X
X
X
B
X
X
Ve všech sledovaných středoškolských učebnicích (tab. 8) je uvedena „Darwinova
teorie spolu s „přírodním výběrem. Samotný pojem „evoluce se vyskytuje v pěti
učebnicích a „biologická evoluce ve čtyřech. „Evoluční teorie, lépe řečeno současný
pohled na evoluci je popsán v jedné ze zkoumaných učebnic.
Britské učebnice základních škol (tab. 9) vykládají buď „evoluci nebo „evoluční
teorii, žádná z učebnic nepopisuje oba výklady současně. Dvě učebnice z osmi
neuvádějí pojem „evoluce ani „evoluční teorie, pracují jen s pojmy „Darwinova
teorie a „přírodní výběr. Pojem „přírodní výběr se vyskytuje ve všech sledovaných učebnicích a vždy současně s „Darwinovou teorií. Žádná ze sledovaných
britských učebnic ale nepracuje s pojmem „biologická evoluce.
Na úrovni středoškolského vzdělávání britských škol (tab. 10) se ve dvou z osmi
učebnic setkáváme s rozlišením pojmů „evoluce a „evoluční teorie. „Přírodní
výběr se vyskytuje ve všech sledovaných učebnicích, ale jen 50 % z nich uvádí
i „Darwinovu teorii. Pojem „ biologická evoluce se nevyskytuje v žádné ze sledovaných britských učebnic.
51
6(1), 2015, p. 40–79
Tab. 8: Výskyt jednotlivých pojmů v českých učebnicích SŠ. Zápis v tabulkách je uveden
dle následujících symbolů: A – pojem se v učebnici vyskytuje společně s bližším
Č.
1
2
3
4
5
6
Název učebnice,
Zkoumaný pojem
vydavatelství,
Evoluční Darwinova Přírodní Biologická
Evoluce
rok vydání
teorie
teorie
výběr
evoluce
Základy biologie,
A
X
A
A
A
Tobiáš, 1995
Obecná biologie,
A
X
A
B
X
Fortuna, 2000
Genetika,
A
C
A
A
X
Fortuna, 2003
Biologie pro gymnázia,
A
X
A
A
A
Olomouc, 2002
Odmaturuj z biologie,
X
X
B
A
A
Didaktis, 2003
Kapitoly z obecné
A
X
A
A
A
biologie, SPN, 1994
Tab. 9: Výskyt jednotlivých pojmů v britských učebnicích ZŠ. Zápis v tabulkách je
uveden dle následujících symbolů: A – pojem se v učebnici vyskytuje společně s bližším
Č.
1
2
3
4
5
6
7
8
Název učebnice,
Zkoumaný pojem
vydavatelství,
Evoluční Darwinova Přírodní Biologická
Evoluce
rok vydání
teorie
teorie
výběr
evoluce
Science (AQA),
X
A
A
A
X
Nelson Thornes, 2006
Science Biology (AQA),
X
A
A
A
X
Nelson Thornes, 2011
Science A (AQA),
A
X
A
A
X
Collins, 2011
Science Higher (OCR),
A
X
A
A
X
OCR & Oxford, 2011
Biology Intermediate 2,
A
X
A
A
X
Hodder Gibson, 2012
Biology (11–14),
A
X
A
A
X
Longman, 2009
Biology Intermediate 2,
X
X
A
A
X
Leckie & Leckie, 2006
National 5 Biology,
X
X
A
A
X
Leckie & Leckie, 2013
52
6(1), 2015, p. 40–79
Tab. 10: Výskyt jednotlivých pojmů v britských učebnicích SŠ. Zápis v tabulkách je
uveden dle následujících symbolů: A – pojem se v učebnici vyskytuje společně s bližším
Č.
1
2
3
4
5
6
7
8
Název učebnice,
vydavatelství,
Evoluce
rok vydání
Higher Biology
A
for CfE, James
Torrance, 2012
Biology (SQA),
X
Hodder Gibson, 2013
AS level Biology
A
(AQA), CGP, 2012
A2 level Biology
X
(AQA), CGP, 2012
AS level Biology
A
(OCR), CGP, 2012
A2 level Biology
A
(OCR), CGP, 2012
AS Biology
A
(Edexcel),
UYSEG, 2008
A2 Biology
A
(Edexcel),
UYSEG, 2009
Zkoumaný pojem
Evoluční Darwinova Přírodní
teorie
teorie
výběr
X
A
A
Biologická
evoluce
X
X
B
A
X
X
X
A
X
X
X
A
X
C
A
B
X
X
X
A
X
X
X
A
X
C
A
A
X
100 %
100 %
81 %
80 %
75 %
75 %
75 %
63 %
60 %
38 %
38 %
40 %
25 %
20 %
0%
0%
přírodní
výběr
Darwinova
teorie
evoluce
české učebnice
evoluční
teorie
biologická
evoluce
britské učebnice
Obr. 2: Výskyt pojmů v učebnicích. Souhrnný výskyt jednotlivých pojmů v českých
a britských učebnicích základních a středních škol. Do grafu jsou zahrnuty všechny
kategorie výskytů označené symbolem A, B a C (viz tab. 7–10)
53
6(1), 2015, p. 40–79
Graf znázorňuje (obr. 2), že ve všech zkoumaných českých učebnicích se nejčastěji, respektive z 81 % , vyskytuje pojem „Darwinova teorie. U 75 % se objevuje
pojem „přírodní výběr a „evoluce. Pojem „biologická evoluce a „evoluční teorie
je uveden v 38 % analyzovaných českých učebnic. V britských učebnicích je „přírodní výběr uveden u 100 % analyzovaných učebnic. „Darwinova teorie je zmíněna
u 75 % a pojem „evoluce u 63 % učebnic. Pojem „evoluční teorie je popsán ve
25 % učebnic, zatímco pojem „biologická evoluce se nevyskytuje v žádné britské
učebnici.
V tabulkách 11 a 12 je shrnuta obsahová analýza definic pojmů „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr, tzn. je
zde procentuálně vyjádřeno a porovnáno, v kolika daných definicích se vyskytují
stanovené výrazy popsané v tabulce 3.
Z tabulky obsahové analýzy je patrné, že definice pojmů „evoluce, „evoluční
teorie a „biologická evoluce je vždy (100 %) popisována pomocí živých organismů
(tab. 11, výraz č. 4). Zmínka o vzniku života i z neživých forem (tab. 11, výraz č. 5)
se objevuje v českých učebnicích v rámci definice „evoluční teorie (33 %).7 Britské
učebnice na vznik živé formy z formy neživé vůbec neodkazují. U definic evolučních
biologů se tento údaj vyskytuje z 18 % (tab. 11, výraz č. 5).
Pojem „biologická evoluce v českých učebnicích nejčastěji (83 %) odkazuje na
slovo vývoj (tab. 11 výraz č. 8). Ostatní sledované výrazy se příliš často nevyskytují.
Zásadní informací „biologické evoluce je tedy skutečnost, že se jedná o vývoj živých
organismů.
Pojem „evoluce (obr. 3) je v českých učebnicích nejčastěji (71 %) spojován
se slovem vývoj (tab. 11, výraz č. 8), kdežto britské učebnice tento výraz v dané
definici používají jen ve 20 %. Naopak nejhojněji (80 %) pracují s výrazem změna
(tab. 11, výraz č. 24), která se v českých učebnicích vyskytuje pouze ve 20 % analyzovaných definic pojmů „evoluce (obr. 3). U definic evolučních biologů je změna
také nejčastějším výrazem (91 %).
100 %
100 %
91 %
80 %
80 %
73 %
71 %
55 %
60 %
43 %
43 %
40 %
50 %
43 %
40 %
30 %
36 %
30 %
29 %
20 %
20 %
9%
14 %
10 %
14 %
9%
0%
0%
živé
systémy
vývoj
české definice
speciace
geny
přírodní
výběr
britské definice
změna
průběh
času
populace
definice vědců
Obr. 3: Obsahová analýza definic „evoluce. Ke grafickému znázornění pojmu „evoluce
byly z tabulky 11 vybrány a porovnány takové výrazy, které se vyskytují nejčastěji
v českých definicích, v britských definicích a u definic evolučních biologů.
7
V českých učebnicích se vznik živé formy z neživé vyskytuje mnohem častěji, většinou ale
jako součást chemické evoluce. Obsah pojmu „chemická evoluce však nebyl předmětem výzkumu.
Údaj 33 % tedy zahrnuje jen takové definice, které vývoj neživé formy uvedly v rámci sledovaných
pojmů, v našem případě v rámci pojmu „evoluční teorie.
54
6(1), 2015, p. 40–79
55
6(1), 2015, p. 40–79
geologický čas
příbuznost druhů
živé systémy, (v kontextu definice je
zřejmé, že se jedná o živé organismy)
vývoj
eliminace
přežití
úsilí o život
zvýhodňující element (např. znak, gen,
jedinec)
znevýhodňující element (např. znak, gen,
jedinec)
vlastnosti
přizpůsobení
dědičnost
mutace
1
2
3
4
15
16
17
18
14
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Kategorie výrazů dle významu
Č.
vlastnosti, znaky, vlohy
adaptace, přizpůsobit
dědičnost, zdědit
mutace
slabší, méně výhodné
neživá forma, prvky
první živá forma
speciace, vznik druhu
vývoj, vyvíjet se
zánik, eliminace, smrt
nejzdatnější, fitness
nejlepší, výhodné, lepší
miliardy let, milióny let
za určitou dobu, v čase
předek, fylogeneze
druh, organismus
Příklady konkrétních
sledovaných výrazů
%
%
%
%
%
%
%
%
%
29
29
14
29
%
%
%
%
29 %
0
29
43
71
29
0
0
0
29
%
%
%
%
%
%
%
%
%
30
20
10
10
%
%
%
%
0%
0
10
10
20
20
30
10
0
10
E
CZ
GB
n = 7 n = 10
14 %
30 %
14 %
50 %
14 %
10 %
100 % 100 %
%
%
%
%
%
%
%
%
%
33
33
17
33
%
%
%
%
17 %
33
0
0
50
33
17
0
0
17
%
%
%
%
%
%
%
%
%
25
50
25
25
%
%
%
%
0%
0
50
0
50
50
50
25
0
50
ET
CZ
GB
n=6 n=4
67 % 75 %
17 % 50 %
33 % 75 %
100 % 100 %
%
%
%
%
%
%
%
%
%
17
17
0
17
%
%
%
%
0%
0
33
33
83
17
0
0
0
17
%
%
%
%
%
%
%
%
%
18
9
27
9
%
%
%
%
0%
18
18
0
9
0
0
0
0
0
BE E, BE
CZ vědci
n = 6 n = 11
33 %
0%
33 %
36 %
17 %
18 %
100 % 100 %
Tab. 11: Obsahová analýza. Porovnání pojmů evoluce (E), evoluční teorie (ET) a biologická evoluce (BE) definovaných v českých (CZ)
a britských (GB) učebnicích a v dílech evolučních biologů (vědci). Procenta vyjadřují, v kolika sledovaných definicích (n = 100 %) se vyskytuje
stanovený výraz
56
6(1), 2015, p. 40–79
37
38
39
40
36
27
28
29
30
31
32
33
34
35
24
25
26
19
20
21
22
23
geny
fenotyp
životní prostředí
různorodost
frenkvence zastoupení genů či alel
v populaci
změna
reprodukce
zachování „vlastností, jedinců nebo
genů
potomstvo
jednotlivec
populace
selekce
gradualistický děj
průběh akumulace
směr k větší komplexitě
proces
přírodní výběr (kromě pojmu přírodní
výběr)
evoluce (kromě pojmu evoluce a evoluční
teorie)
genetický drift
význam konkurence
pohlavní výběr
informaci, že druhy mohou zůstat
relativně stálé
pohlavní výběr
evoluce, evoluční
jednotlivec, člen, nositel
populace
výběr, selekce
akumulace, rozšíření
komplexnější, složitější
proces
přírodní výběr
změna, měnit
reprodukce, množení
předat, zachovat, přenést
gen, alela, genotyp
fenotyp
prostředí, podmínky
variabilita, různorodost
frekvence genů, genofond
% 30 % 33 %
% 0% 0%
% 30 % 17 %
% 30 % 0 %
% 30 % 0 %
50
25
25
25
25
14
0
0
0
14
43
14
29
29
0
14
29
43
40
10
30
40
30
20
20
40
40
×
0
0
0
0
×
% 0%
% 25 %
% 0%
% 0%
×
0
0
0
0
%
%
%
%
×
9
0
0
0
%
%
%
%
×
% 0 % 50 % 0 % 27 %
% 17 % 50 % 17 % 0 %
% 0 % 50 % 33 % 73 %
% 0 % 25 % 17 % 9 %
% 33 % 0 % 17 % 0 %
% 0 % 25 % 0 % 18 %
% 0 % 0 % 17 % 9 %
% 0 % 0 % 17 % 45 %
% 0 % 25 % 0 % 9 %
% 20 %
% 10 %
% 0%
% 10 %
×
%
%
%
%
%
%
%
%
%
91 %
9%
0%
% 33 % 55 %
% 0% 0%
% 17 % 9 %
% 17 % 36 %
% 0 % 36 %
29 % 80 % 67 % 50 % 33 %
29 % 30 % 0 % 25 % 17 %
0 % 20 % 17 % 50 % 0 %
43
14
43
43
29
57
6(1), 2015, p. 40–79
15
16
17
18
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
Č.
geologický čas
příbuznost druhů
živé systémy, (v kontextu definice je zřejmé, že
se jedná o živé organismy)
Vývoj
Eliminace
Přežití
úsilí o život
zvýhodňující element (např. znak, gen, jedinec)
znevýhodňující element (např. znak, gen,
jedinec)
vlastnosti
přizpůsobení
dědičnost
mutace
Kategorie výrazů dle významu
vlastnosti, znaky, vlohy
adaptace, přizpůsobit
dědičnost, zdědit
mutace
neživá forma, prvky
první živá forma
speciace, vznik druhu
vývoj, vyvíjet se
zánik, eliminace, smrt
nejzdatnější, fitness
nejlepší, výhodné, lepší
slabší, méně výhodné
miliardy let, milióny let
za určitou dobu, v čase
předek, fylogeneze
druh, organismus
Příklady konkrétních
sledovaných výrazů
30
40
10
0
0
10
30
70
10
30
30
10
50
10
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
36
45
0
0
0
18
9
36
9
45
18
18
55
9
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
67
44
44
11
0
0
22
22
56
67
33
22
89
56
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
53
53
20
20
0
0
13
7
27
73
27
33
93
20
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
Darwinova teorie Přírodní výběr
CZ
GB
CZ
GB
n = 10
n = 11 n = 9
n = 15
30 %
9%
0%
0%
30 %
36 % 22 %
40 %
30 %
45 %
0%
0%
100 %
100 % 100 %
100 %
Tab. 12: Obsahová analýza. Porovnání pojmů „Darwinova teorie a „přírodní výběr definovaných v českých (CZ) a britských (GB) učebnicích.
Procenta vyjadřují, v kolika sledovaných definicích (n = 100 %) se vyskytuje stanovený výraz
58
6(1), 2015, p. 40–79
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
geny
fenotyp
životní prostředí
různorodost
frekvence zastoupení genů či alel v populaci
změna
reprodukce
zachování „vlastností, jedinců nebo genů
potomstvo
jednotlivec
populace
selekce
gradualistický děj
průběh akumulace
směr k větší komplexitě
proces
přírodní výběr (kromě pojmu přírodní výběr)
evoluce (kromě pojmu evoluce a evoluční teorie)
genetický drift
význam konkurence
pohlavní výběr
informaci, že druhy mohou zůstat relativně stálé
gen, alela, genotyp
fenotyp
prostředí, podmínky
variabilita, různorodost
frekvence genů, genofond
změna, měnit
reprodukce, množení,
předat, zachovat, přenést
jednotlivec, člen, nositel
populace
výběr, selekce
akumulace, rozšíření
komplexnější, složitější
proces
přírodní výběr
evoluce, evoluční
pohlavní výběr
0
0
60
50
0
60
40
20
30
60
30
10
40
30
10
10
90
20
0
30
10
0
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
9
0
45
45
0
64
45
27
45
27
36
27
36
9
0
27
91
55
0
18
0
9
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
11
0
44
11
22
22
0
78
33
22
44
78
56
33
78
44
56
11
56
0
22
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
×
%
%
%
%
%
53
0
13
7
20
60
20
73
40
20
73
53
60
73
53
40
33
13
47
0
33
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
×
%
%
%
%
%
Tab. 13: Míra shody konkrétních sledovaných výrazů. Tabulka sumarizuje, z kolika
procent se konkrétní sledované výrazy vyskytují v definici evoluce současně
8a7
2 a 24
19, 24 a 29
Druh publikací
české
učebnice
britské
učebnice
publikace
biologů
Míra shody
14 %
63 %
50 %
8 a 24
všechny
zkoumané
publikace
15 %
100 % 100 %
100 %
75 %
80 %
75 %
67 %
67 %
60 %
50 %
50 %
50 %
33 %
40%
20 %
0%
živé
systémy
geologický
čas
příbuznost
druhů
české definice
změna
vývoj
britské definice
Obr. 4: Obsahová analýza definic „evoluční teorie. Ke grafickému znázornění pojmu
„evoluční teorie byly z tabulky 11 vybrány a porovnány takové výrazy, které se
vyskytují nejčastěji v českých a britských definicích.
Ve 43 % definic pojmů „evoluce je v českých učebnicích odkázáno na informaci
o vzniku nových druhů (tab. 11 výraz č. 7), což je v britských učebnicích uvedeno
jen v 10 %. U evolučních biologů se tento údaj v definici vůbec nevyskytuje. Značné
rozdíly se objevují i při srovnání výrazu populace. V českých definicích „evoluce
se výraz populace objevuje velmi málo (14 %, tab. 11, výraz č. 29). V britských
učebnicích je daný výraz častější (50 %). V definicích evolučních biologů se výraz
populace objevuje nápadně často (73 %).
Při ověřování společného výskytu nejčastěji se objevujících výrazů v definicích
„evoluce (tab. 13) byla v případě definic evolučních biologů zjištěna 50% míra
současného výskytu daných pojmů v jedné definici, tj. výraz změna (výraz č. 24),
populace (výraz č. 29) a geny (výraz č. 19). U britských definic „evoluce vykazovaly nejčastěji se objevující výrazy, tj. změna (výraz č. 24) a průběh času (výraz
č. 2), 63% míru shody výskytu v jednotlivých definicích. V případě českých definic
„evoluce však současný výskyt sledovaných výrazů, tj. vývoj (výraz č. 8) a speciace
(výraz č. 7) prokázán nebyl, naopak z výsledků vyplývá, že se tyto výrazy většinou
nevyskytují v jedné definici současně.
Zajímavé také je, že u všech sledovaných definic „evoluce (českých britských
i definic vědců) mají výrazy změna a vývoj 15% míru shody, což znamená, že se
téměř nevyskytují v jedné definici současně (tab. 13).
V případě výkladu „evoluční teorie (obr. 4) je velmi často poukázáno na fenomén geologického času (tab. 11, výraz č. 1) – z českých učebnic u 67 % zkoumaných
definic a z britských učebnic u 75 %. Stejně často (75 %) se v britských definicích
59
6(1), 2015, p. 40–79
100 % 100 %
100 %
90 % 91 %
80 %
70 %
60 %
60 %
60 %
64 %
60 %
45 %
36 %
40 %
27 %
20 %
0%
živé
systémy
přírodní
výběr
vývoj
životní
prostředí
české definice
jednotlivec
změna
britské definice
Obr. 5: Obsahová analýza definic „Darwinovy teorie. Ke grafickému znázornění pojmu
„Darwinovy teorie byly z tabulky 12 vybrány a porovnány takové výrazy, které se
100 %
100 % 100 %
89 %
93 %
78 %
80 %
73 %
78 %
78 %
73 %
67 %
60 %
53 %
53 %
73 %
67 %
73 %
60 %
53 %
44 %
40 %
33 %
22 %
20 %
0%
živé
zvýhodňující životní reprodukce jednotlivec
systémy
element
prostředí
české definice
přežití
vlastnosti
změna
potomstvo
geny
britské definice
Obr. 6: Obsahová analýza definic „přírodního výběru. Ke grafickému znázornění pojmu
„přírodní výběr byly z tabulky 12 vybrány a porovnány takové výrazy, které se
„evoluční teorie objevuje i údaj o příbuznosti druhů (tab. 11, výraz č. 3). V českých
učebnicích je tato informace také nejvíce zastoupena v rámci „evoluční teorie, ale
výrazně méně často (33 %). U „evolučních biologů je na příbuznost druhů odkázáno
v 18 % definic. Častým údajem „evoluční teorie je také výraz změna, vyskytující
se v českých učebnicích u 67 % definic, a v britských u 50 % (tab. 11, výraz č. 24).
V definici „Darwinovy teorie a „přírodního výběru se také vždy píše o živých
organismech (tab. 12, výraz č. 4). Zmínka o vývoji neživé formy se nikde nevyskytuje
(tab. 12, výraz č. 5).
Při definování „Darwinovy teorie (obr. 5) se nejčastěji v českých i britských
učebnicích setkáváme s odkazem na přírodní výběr (90 %, tab. 12, výraz č. 35).
V českých učebnicích se dále mnohokrát vyskytují slova vývoj (70 %, tab. 12, výraz
č. 8), prostředí, změna, jednotlivec (60 %, tab. 12, výraz č. 21, 24, 28). V britských
učebnicích je výraz změna (tab. 12, výraz č. 24) obdobně stejně často (64 %). Odkaz
na životní prostředí se objevuje u 45 % definic „Darwinovy teorie (tab. 12, výraz
č. 21), ale výraz jednotlivec (tab. 12, výraz č. 28) je zde v porovnání s českými
výklady zastoupen mnohem méně (27 %).
Interpretace „přírodního výběru (obr. 6) se v českých učebnicích nejčastěji pojí
se slovy prostředí, reprodukce a jednotlivec (78 %, tab. 12, výraz č. 21, 25 a 28)
60
6(1), 2015, p. 40–79
a následně s výrazy přežití a vlastnosti (67 %, tab. 12, výraz č. 10 a 15). V britských
učebnicích jsou s přírodním výběrem pojena slova přežití, prostředí, změna a potomstvo (73 %, tab. 12, výraz č. 10, 21, 24 a 27), dále slovo gen, popř. genotyp (60 %,
tab. 12, výraz č. 19).
Značné rozdíly se objevují v odkazu na zvýhodňující či znevýhodňující elementy,
těmi mohou být buď samy organismy, jejich vlastnosti nebo geny. V rámci definice
„přírodního výběru v českých učebnicích na jakékoli zvýhodňující elementy odkazuje 88 % definic, v britských učebnicích je to 93 % (tab. 12, výraz č. 13). Zmínka
o znevýhodňujících elementech je v našich učebnicích uvedena u 63 % definic „přírodního výběru a v britských pouze u 20 % (tab. 12, výraz č. 14).
Dendrogram shlukové analýzy (obr. 7) znázorňuje vzájemnou podobnost definic
pojmů „evoluce, „biologická evoluce a „evoluční teorie s definicemi popsanými
evolučními biology. Z dendrogramu je patrné, že pojmy „evoluce, „evoluční teorie a „biologická evoluce jsou jak v českých, tak britských učebnicích definovány
různými způsoby, tzn. že sledované výrazy se v daných definicích vyskytují v nestejnorodém zastoupení.
Pro srovnání jsou v dendrogramu zahrnuty i definice evolučních biologů. Můžeme tedy říci, že definice učebnic vyskytující se v blízkosti, respektive ve společném
shluku s definicemi evolučních biologů, si jsou nejvíce podobné (viz obr. 7 – vyznačeno v červeném rámečku). Z českých pojmů je konkrétně definice „evoluční teorie
z učebnice Genetika (nakladatelství Fortuna 2003, kód CZ-s-ET-3) nejvíce shodna
s definicí evolučního biologa D. J. Futuymy (1998, kód 6BE). Další značná shoda
je v definici evolucionisty T. Dobzhanského (1952, kód 2E) s definicí „evoluce popsané opět v učebnici Genetika (nakladatelství Fortuna 2003, kód CZ-s-E-3) a dále
s definicí „evoluční teorie uvedené v učebnici Přírodopis 9 (nakladatelství Scientia
2009, kód CZ-z-ET-4).
5
Diskuze
Diskuze se opírá o tři hlavní části výzkumu. V prvé řadě hodnotí výskyt pojmů „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr
v českých a britských učebnicích přírodopisu a biologie. Následně se zabývá obsahovou analýzou definic daných pojmů a na závěr hodnotí výsledky shlukové analýzy,
které znázorňují podobnost definic pojmů „evoluce, „evoluční teorie a „biologické
evoluce s definicemi evolučních biologů.
Z hlediska výskytu sledovaných pojmů (obr. 3) se nejvíce v českých učebnicích objevuje pojem „Darwinova teorie (81 %), následně „přírodní výběr a „evoluce (75 %). V britských učebnicích je „přírodní výběr uveden ve všech (100 %)
sledovaných učebnicích a „Darwinova teorie u 75 % (obr. 3). Řekněme, že pokud se v českých učebnicích probírá evoluční tematika, je většinou poukázáno na
Ch. R. Darwina, tedy původce „moderní evoluční teorie, kdežto v britských učebnicích je popsán přednostněji přírodní výběr, tedy mechanismus evoluce.
Pojem „evoluce je jak v českých, tak britských učebnicích zmiňován častěji než
pojem „evoluční teorie (obr. 3). Zajímavé však je, že v českých učebnicích pro
základní školy (tab. 7) je ve čtyřech z deseti učebnic (40 %) uveden současně pojem
„evoluce i názor na evoluci, tedy „evoluční teorie. V učebnicích pro střední školy
(tab. 8) se taková situace vyskytuje pouze v jedné z šesti učebnic (17 %). Naopak
mezi britskými učebnicemi na úrovni základních škol se nevyskytuje žádná, v níž
by byl současně uveden pojem „evoluce a „evoluční teorie (tab. 9). V britských
61
6(1), 2015, p. 40–79
Obr. 7: Shluková analýza definic. Jednotlivé definice (jednotky) jsou na svislé ose tříděny
do skupin (shluků). Jednotky náležící do stejné skupiny si jsou podobnější než objekty
z ostatních skupin. Horizontální osa vyjadřuje vzdálenost mezi jednotlivými shluky dle
míry podobnosti.
62
6(1), 2015, p. 40–79
učebnicích středoškolského vzdělávání (tab. 10) taková situace nastává u dvou z osmi
učebnic (25 %). Na první pohled se může zdát, že české učebnice základních škol jsou
lépe vybaveny pro porozumění a rozlišování faktu evoluce od názorů na evoluci, ale
při bližším zkoumání zjistíme (příloha I), že právě v takových učebnicích základních
škol, kde jsou rozlišeny pojmy „evoluce a „evoluční teorie, je pojem „evoluce
vysvětlen pouze jedním slovem vývoj (tab. 7 a příloha I) a další informace jsou
definovány ve smyslu „evoluční teorie.
Charakteristickým rozdílem mezi českými a britskými učebnicemi je fakt, že
některé české učebnice (38 %), na rozdíl od britských, definují pojem „biologická
evoluce. Tento poznatek však může být vysvětlen tím, že určité české učebnice se
věnují vzniku živých forem. To je děj probíhající pouze na úrovni „chemické evoluce, čímž nastává nezbytnost odlišit a samostatně definovat i „evoluci biologickou.
Pravděpodobně proto se s daným pojmem v českých učebnicích setkáváme. Vzhledem k tomu, že britské učebnice se nezabývají vznikem života,8 nenastává nutnost
„biologickou evoluci v učebnicích samostatně vymezovat.
V případě obsahové analýzy jednotlivých definic daných pojmů „evoluce, „evoluční teorie, „biologická evoluce, „Darwinova teorie a „přírodní výběr jsou diskutovány takové informace, respektive sledované výrazy (tab. 3), které ukazují značnou rozdílnost v zastoupení definic nebo se jeví jako jistý faktor pro vznik žákovských
miskoncepcí. Tyto výrazy jsou probírány samostatně v kontextu konkrétních definic.
Diskutované výrazy: živé systémy (č. 4) a neživé systémy (č. 5)
Z obsahové analýzy je zřejmé, že pojem „evoluce je jak v českých, tak britských
učebnicích chápán ve smyslu „evoluce biologické, jelikož informace o živých systémech se vyskytují vždy ve všech sledovaných definicích bez odkazu na vznik živé
formy z neživé (tab. 11, výraz č. 4 a 5). Vzhledem k tomu, že se jedná o analýzu učebnic přírodopisu a biologie, je opodstatněné, že je v nich pojem „evoluce
automaticky popisován ve významu „biologické evoluce. Paradoxní je však rozpor s definicí evolučních biologů, respektive učebnicí evoluční biologie (Flegr, 2005:
s. 35), kde je k definici „biologické evoluce zahrnut vznik živých systémů ze systémů neživých (příloha IV). Tato skutečnost se v prvé řadě neslučuje se základním
aspektem „biologické evoluce a v druhé řadě, jestliže je snahou vědců přesvědčit
širokou veřejnost, že „evoluce má být akceptována jako fakt či zákonitost, je třeba
vymezit její definici tak, aby nezahrnovala diskutabilní údaje. Za daných okolností
je zajímavá analýza pojmu „evoluční teorie, jelikož v tomto případě jsou v českých
učebnicích v rámci dvou definic (33 %) také zahrnuty jak živé, tak neživé formy
(tab. 11, výraz č. 5). Protože se ale jedná o pojem „evoluční teorie, je oprávněné
zahrnout k definici i teoretická hlediska.
Diskutované výrazy: vývoj (č. 8) a změna (č. 24)
Na základě skórovacích tabulek obsahové analýzy (příloha I) pozorujeme, že pojem
„evoluce je popsán ve 12 českých učebnicích, každopádně u 5 z nich (42 %) je
vysvětlen pouze jedním výrazem – vývoj (příloha I, výraz č. 8). Slovo vývoj nebo
vyvíjet se je zároveň u ostatních českých definic pojmu „evoluce nejčastěji (71 %)
užívaným výrazem (tab. 11, výraz č. 8). Britské učebnice však dané slovo zmiňují
8
Názory na vznik a vývoj živých soustav jsou součástí českých rámcově vzdělávacích programů
(RVPZV, 2010; RVPG, 2007), naopak v anglických a skotských kurikulárních dokumentech není
otázka vzniku a vývoje života obsažena (NC, 2013; CfE, 2013).
63
6(1), 2015, p. 40–79
jen u 20 % takových definic. Tuto skutečnost je možné vysvětlit jazykovými rozdíly. V angličtině je v slovo evolution (evoluce) příbuzné ke slovu evolve (vyvíjet),
proto není třeba v rámci definice jeho význam objasňovat. Kdybychom pojem evolution překládali jako vyvíjení, nebylo by třeba zdůrazňovat, že dochází k vývoji. Ale
vzhledem k tomu, že jsme v češtině přijali slovo evoluce jako odborný termín, nastává situace, kdy je třeba jeho význam vysvětlit slovem vývoj. Tím se ale z hlediska
edukace dostáváme do problémů, jelikož slovem vývoj nevysvětlujeme smysl děje,
ale spíše význam odborného termínu.
Výraz změna se v rámci definice pojmu „evoluce vyskytuje v britských učebnicích u 80 %, v definicích evolučních biologů u 91 %, avšak v českých učebnicích se při
výkladu pojmu „evoluce vyskytuje slovo změna jen u 29 % definic (tab. 11, výraz
č. 24). Výsledky také ukázaly, že ve většině sledovaných definic pojmu „evoluce se
neobjevují slova vývoj a změna současně (tab. 10), jelikož míra shody je velmi nízká
(15 %). Můžeme tedy říci, že definice britských učebnic i evolučních biologů častěji
zdůrazňují, že se v rámci „evoluce něco mění – vystihují podstatu děje, kdežto české
definice spíše uvádějí, že se něco vyvíjí – parafrázují slovo evoluce. Touto skutečností
se částečně vysvětlují výsledky výzkumu Müllerové (2012), kde bylo dokázáno, že
zhruba 80 % žáků základních škol ví, že „evoluce znamená „vývoj organismů, ale
asi 40 % z nich již neví, co přesněji obnáší „vývoj organismů v průběhu procesu
„evoluce (Müllerová, 2012: s. 39–42).
Diskutovaný výraz: selekce (č. 30)
Obdobná situace s jazykovou parafrází nastává i v případě pojmu „přírodní výběr
(natural selection), který je v českých učebnicích blíže spojován s výrazem selekce.
Zde dochází k přijetí dalšího odborného termínu, jež nahrazuje české slovo výběr.
Tomu odpovídá rozdílnost výskytu slova selekce či výběr v jednotlivých definicích
„přírodního výběru. V českých učebnicích se tento výraz vyskytuje u 56 % definic,
kdežto v britských učebnicích jen u 33 % (tab. 12, výraz č. 30), což můžeme vysvětlit
tím, že britské učebnice nepotřebují zdůrazňovat, že v rámci „přírodního výběru
(natural selection) dochází k výběru (selekci ).
Diskutované výrazy variabilita (č. 22) a neměnnost druhů (č. 40)
Slova variabilita nebo proměnlivost jsou v rámci „Darwinovy teorie v českých učebnicích uvedeny u 50 % definic (tab. 12, výraz č. 22), v britských u 45 %. Na druhou
stranu údaje o tom, že druhy mohou zůstat relativně stálé, se v českých definicích
„Darwinovy teorie vůbec nevyskytují a v britských jen velmi málo, tzn. u 9 %
definic (tab. 12, výraz č. 40). Přesto, jak upozorňuje J. Wilkins (2001), podstatnou
domněnkou Ch. R. Darwina (1859) je skutečnost, že vznik nového druhu nezahrnuje změnu celého druhu. Darwin si uvědomoval, že ke vzniku nového druhu může
dojít v rámci rodičovských druhů – v subpopulaci – a zbývající populace původních
druhů mohou zůstat beze změn (Darwin, 1859). Ch. R. Darwin například píše: „Je
mnohem pravděpodobnější, že každá forma dlouho zůstává nepozměněna a pak se
najednou zase mění. Nedomnívám se ani, že se vždy uchovají nejvíce rozrůzněné
odchylky. I střední forma může dlouho přežívat a může, ale nemusí dát vzniknout
více než jednomu uzpůsobenému potomkovi, protože přírodní výběr bude vždy konat ve shodě s povahou míst. . . (Darwin, 1859: s. 118–119/2007: s. 139). J. Wilkins
(2001) objasňuje, že přírodní výběr vede ke změně pouze tehdy, je-li daná populace
nedostatečně uzpůsobena v soutěžích o své zdroje nebo překonávání rizik ve svém
64
6(1), 2015, p. 40–79
lokálním prostředí. Jestliže je druh dobře přizpůsoben, přírodní výběr bude spíše zabraňovat změnám. Ačkoli tedy přírodní výběr ovlivňuje variabilitu druhu, je zároveň
mechanismem, díky kterému se druhy nemění (Wilkins, 2001).
V českých učebnicích je konkrétně u definic „přírodního výběru výraz variabilita
či proměnlivost zmíněn u 33 % definic a v britských u 40 % (tab. 12, výraz č. 22).
Informace o tom, že druhy mohou zůstat relativně stálé a neměnit se, je v českých
i britských definicích „přírodního výběru obsažena zhruba u 20 % (tab. 12, výraz
č. 40).
Údaje o stálosti druhů v rámci definic „evoluce a „biologické evoluce se u evolučních biologů i v českých učebnicích nevyskytují vůbec, v britských učebnicích se
tato zmínka objevuje velmi málo, pouze u 10 % pojmu „evoluce (tab. 11, výraz
č. 40). Tato skutečnost je částečně opodstatněna, jelikož neměnnost druhů není věcí
evoluce. Kdyby se druhy neměnily, fakt evoluce nikdy nebude popsán, ale na druhou
stranu, i když se některé druhy nemění, neznamená to, že je evoluce zpochybněna.
Ačkoli je totiž podstatou evoluce změna, základem přírodního výběru změna být
nemusí. Přírodní výběr je tedy mechanismus, který může vést k evoluci druhů, ale
zároveň může evoluci zabraňovat. Taková informace je však v učebnicích přírodopisu nebo biologie v rámci „přírodního výběru, respektive v rámci „Darwinovy
teorie, uváděna velmi málo nebo vůbec, proto mohou mít žáci mylnou představu,
že „vývojově staré druhy jsou v rozporu s evolucí. Tomu odpovídají i předběžné
výsledky výzkumu (Müllerová, in prep.), kde zhruba 30 % učitelů nižších i vyšších
gymnázií uvedlo, že jim žáci pokládají otázku: „Proč ještě pořád existují evolučně
staré organismy?
Diskutované výrazy: geologický čas (č. 1) a příbuznost druhů (č. 3)
Při výkladu pojmu „evoluční teorie ukazují výsledky vyšší zastoupení údajů o geologickém čase. V českých učebnicích se zmínka o geologickém čase v rámci „evoluční
teorie objevuje u 67 %, v britských učebnicích dokonce u 75 % (tab. 11, výraz
č. 1). Takové vysoké zastoupení tohoto údaje se v žádné jiné zkoumané definici nevyskytuje. Nastává tedy otázka, zda je tento údaj záměrně součástí pojmu „evoluční
teorie, jelikož se jedná o informaci hypotetickou – ačkoli můžeme na základě paleontologických nálezů rekonstruovat, co se uskutečnilo před milióny či miliardami
let, je prakticky nemožné takové domněnky v současné době prokázat.
Zajímavý je i odkaz na příbuznost druhů (tab. 11, výraz č. 3), tato informace
se též vyskytuje nejčastěji při popisu „evoluční teorie, přestože v českých učebnicích jen u 33 %, což není tak značný rozdíl oproti ostatním definicím, v britských
učebnicích se údaj o příbuznosti druhů vyskytuje u tří ze čtyř (75 %) definic „evoluční
teorie, tedy výrazně častěji než u jakékoli jiné zkoumané definice. V dané souvislosti je vhodné odkázat na názor K. S. Thomsona (1982), který poznatek o „původu
všech organismů ze společného předka považuje za hypotézu, nikoli fakt. „Přestože
většina vědců, má tendenci jednat, jakoby tento smysl evoluce byl známý fakt, je
to jen hypotéza, i když je nezbytná. Nepochybně je to hypotéza velmi silná na základě pevné logiky (Thomson, 1982: s. 529). Údaj o společném předkovi či původu
druhů může být podstatným rozdílem mezi definicí pojmu „evoluce a „evoluční
teorie. Podle K. S. Thomsona (1982), informace o tom, že všechny organismy pochází ze společného předka, v sobě nese určitou domněnku, že život vznikl „ jednou
a nějakým způsobem se rozvinul do současných forem. Na základě paleontologických
nálezů je sice možné odvodit určitý princip štěpení jednotlivých druhů, ale rozhodně
ho nemůžeme prokázat v přítomném čase. Kromě toho každá rozumně odstupňoScientia in educatione
65
6(1), 2015, p. 40–79
vaná řada forem může být pomyslně legitimní (Thomson, 1982). Jedná se tak pouze
o data, která jsou určitým způsobem interpretována. Také L. A. Moran (2006) uvádí
„Jakmile se snažíme definovat evoluci z hlediska historického záznamu, narážíme na
různé druhy problémů, protože zaměňujeme evoluci pojímanou jako proces s evolucí
koncipovanou jako historii života (Moran, 2006).
Rozhodně je ale důležité porozumět tomu, že zařazení poznatků o společném
předkovi k „evoluční teorii nemá v žádném případě degradovat realitu evoluce jako
takové, ale naopak zabránit mnohým miskoncepcím, které mohou vznikat na základě
přehodnocování určitých vývojových linií. Kdyby se v budoucnu například objevil
názor, že na počátku „existovalo několik odlišných forem života, které se vzájemně
diverzifikovaly a daly vzniknout dnešní biosféře, nemění se tím fakt evoluce, ale
jen teorie o společném původu všech druhů z jednoho společného předka ve více
společných předků. Nebo pokud se za určitých okolností například ukáže, že plazi
a ptáci nesdílí společného předka, nemění se podstata evoluce, ale teorie o společném
původu či příbuznosti daných druhů.
Na druhou stranu, zaměřme se nyní na výzkum J. White et al. (2009), který
se zabývá rozdílem v definicích „evoluce mezi učebnicemi pro kulturní a fyzickou antropologií, a dále správností a shodou definic v jednotlivých částech učebnice. Zajímavé totiž je, že měřítkem správnosti definice jsou stanoveny dva základní
údaje, respektive kódy: „vývoj uzpůsobením (descent with modification) a „společný předek (common ancestory). Kódy byly navrženy z údajů popsaných v díle
Ch. R. Darwina (1859). Zásadním zjištěním daného výzkumu je pak skutečnost,
že žádná z definic „evoluce ve sledovaných učebnicích neposkytuje oba údaje současně, lépe řečeno, žádná z nich neobsahuje zmínku o společném předkovi; vývoj
uzpůsobením je v několika definicích evoluce obsažen (White et al., 2009).
Je otázkou, zda údaj o společném předkovi záměrně přestává být součástí definic
„evoluce, protože se jedná spíše o teorii, anebo je to jen důsledek skutečnosti,
kterou popisoval T. Dobzhansky (1970), že se „autoři již nesnaží definovat, co je
to evoluce, a místo toho se zaměřují více na popis mechanismů vedoucích k evoluci
(Dobzhansky, 1970). Sami tvůrci výzkumu uvedli, že ačkoli učebnice neposkytovaly
hlavní parametry pojmu evoluce, neznamená to, že by neposkytovaly některé exaktní
informace týkající se procesu nebo mechanismu evoluce (White et al., 2009).
Diskutované výrazy: přežití (č. 10), úsilí o život (č. 11), zdatnost
(č. 12), reprodukce (č. 25), potomstvo (č. 27) a pohlavní výběr (č. 39)
Výraz přežití je častým slovem v rámci definice „přírodního výběru, v českých
učebnicích se vyskytuje u 67 % definic a v britských u 73 % (tab. 12, výraz č. 10).
Zhruba u třetiny definic „přírodního výběru se objevuje ještě specifičtější výraz –
boj o život, lépe řečeno úsilí o život (tab. 12, výraz č. 11). Významně se tím liší od
definic pojmů „evoluce či „biologické evoluce, kde se daný výraz téměř nevyskytuje
(tab. 11, výraz č. 11). Je zřejmé, že úsilí o život nám o faktu evoluce nic neříká,
ale skrývá v sobě určitý mechanismus, díky kterému se organismy vyvíjí, proto je
opodstatněné, že je zpravidla součástí definic „přírodního výběru, nikoli vymezením
pojmu „evoluce.
Dalším rozdílným údajem je výraz zdatnost, který není obsažen v žádné definici pojmu „evoluce (tab. 11, výraz č. 12), ale při výkladu „přírodního výběru
se vyskytuje v českých učebnicích u 22 % definic a v britských u 33 % (tab. 12,
výraz č. 12). V tomto kontextu jsou zajímavé výsledky zahraničního výzkumu (Cunningham & Wescott, 2009), při kterém se ukázalo, že ačkoli se žáci domnívají, že
66
6(1), 2015, p. 40–79
rozumí slovům „přežití nejzdatnějších, není tomu tak. Výsledky předkládají, že
53 % z dotazovaných žáků souhlasilo s prohlášením, že „mají jasnou představu
o tom, co znamená slovo zdatnost v biologickém slova smyslu, ale zároveň 61 %
z nich také souhlasilo s nesprávným tvrzením, že „přežití nejzdatnějších v podstatě
znamená, že „pouze silný přežije (Cunningham & Wescott, 2009: s. 511). Tento
poznatek je velmi zajímavý a ukazuje na konkrétní miskoncepci žáků ohledně slova
zdatnost. Otázkou však je, zda učebnice poskytují prostor se dané nejasnosti vyvarovat. Z obsahové analýzy je patrné, že při definování „přírodního výběru je téměř
vždy (zhruba v 90 %) odkázáno na jakýkoliv zvýhodňující element, např. lepší jedinci, prospěšnější vlastnosti, geny atp. (tab. 12, výraz č. 13). Naopak slabí jedinci,
nevyhovující vlastnosti, geny atp. jsou v rámci definice uvedeny méně často, v českých učebnicích u 56 % a v britských dokonce jen u 20 % definic (tab. 12, výraz
č. 14). Žáci si tak nemusí uvědomovat relativní význam výhodných a nevýhodných
znaků.
Dalším poznatkem daného výzkumu (Cunningham & Wescott, 2009) zároveň
bylo, že většina žáků správně považuje přežití a reprodukci za dva hlavní faktory
ovlivňující chod evoluce. S tímto tvrzením totiž souhlasilo zhruba 90 % z těch žáků,
kteří se domnívali, že „rozumí výrazu přežití nejzdatnějších, ale i přibližně 90 %
z těch, kteří danému výrazu zdánlivě nerozuměli (Cunningham & Wescott, 2009:
s. 511–512). Žáci si pravděpodobně neuvědomují souvislost mezi zdatností jedince
a reprodukcí, respektive počtem zanechaných potomků, patrně vidí význam zdatnosti jenom v principu přežití. V britských učebnicích je v definicích „přírodního
výběru údaj o potomstvu zastoupen u 73 % (tab. 12, výraz č. 27), výraz reprodukce
se vyskytuje u 53 % definic (tab. 12, výraz č. 25). Je to poměrně hojné zastoupení
ve srovnání s výrazem zdatnost (33 %, tab. 12, výraz č. 12). Možná proto si žáci
většinou uvědomují určitý význam reprodukce v procesu evoluce, ale už jim chybí
spojitost s obsahem slova zdatnost. Nehledě na to, že princip pohlavního výběru,
který by mohl danou souvislost žákům přiblížit, se objevuje jen u 7 % britských definic „přírodního výběru (tab. 12, výraz č. 39). České učebnice se v daném způsobu
interpretace příliš neliší. Výraz reprodukce se objevuje u 78 % definic „přírodního
výběru (tab. 12, výraz č. 25), ale pojem zdatnost jen u 22 % (tab. 12, výraz č. 12).
Odkaz na pohlavní výběr je také zmíněn velmi málo, pouze u 11 % definic „přírodního výběru (tab. 12, výraz č. 39). Bylo by přínosné ověřit, zda se podobně jako
ve výše představeném výzkumu také u britských a českých žáků objevují podobné
nejasnosti ohledně výrazu „přežití nejzdatnějších.
Diskutované výrazy: geny (č. 19), jednotlivec (č. 28) a populace
(č. 29)
Zmínka o genech v rámci pojmu „evoluce se objevuje u 55 % definic evolučních
biologů (obr. 3; tab. 11, výraz č. 19). V českých učebnicích je to u 43 % a v britských
u 30 %. V definicích „přírodního výběru na geny odkazuje 60 % britských definic,
ale českých jen 22 %. Paradoxní je, že v jedné britské učebnici (9 %) je výraz
gen pojen dokonce i s „Darwinovou teorií, ačkoli Ch. R. Darwin o genech ve své
době ještě nevěděl. Každopádně je patrné, že britské učebnice, na rozdíl od českých,
výrazně častěji zdůrazňují genetické aspekty mechanismu evoluce.
Značná odlišnost je také v četnosti zastoupení slova populace a jednotlivec v definicích „evoluce. U evolučních biologů se výraz populace vyskytuje u 73 % definic
(obr. 3; tab. 11, výraz č. 29), kdežto údaj o jednotlivcích zde není vůbec zmiňován
(tab. 11, výraz č. 28). V českých i britských učebnicích se tak značné rozdíly neScientia in educatione
67
6(1), 2015, p. 40–79
vyskytují, výraz populace i jednotlivec se v rámci definice „evoluce či „biologické
evoluce víceméně objevují, i když v případě britských učebnic s vyšším odkazem
na populaci (tab. 11, výraz č. 28).
Vzhledem k tomu, že je evolučními biology pojem „evoluce definován převážně
jako „změna v genetickém složení populace (Moran, 2006), dá se zmíněný rozdíl
v zastoupení uvedených výrazů očekávat. Obsahová analýza také ukazuje, že třemi
nejčastějšími výrazy v definicích evolučních biologů jsou právě změna, geny a populace (obr. 3), které se v polovině případů vyskytují v jedné definici současně
(tab. 13).
Z dendrogramu shlukové anlýzy (obr. 7) vidíme, že sledované výrazy se v definicích „evoluce, „evoluční teorie a „biologická evoluce vyskytují v nestejnorodém
zastoupení. Uvedené definice si jsou různě podobné, o čemž vypovídá značná rozmanitost a vzdálenost jednotlivých shluků v dendrogramu. Naopak definice evolučních
biologů se vyskytují poměrně blízko sebe, což naznačuje, že jejich výklady nejsou tak
různorodé jako definice uváděné v učebnicích. Tuto skutečnost ale můžeme částečně
vysvětlit tím, že v případě učebnic nebyly do analýzy zahrnuty pouze jednoznačné
definice, ale i jejich interpretace v širším kontextu, proto je obsah „učebnicových
definic rozsáhlejší, a nastává tak větší pravděpodobnost odlišností. Přesto je ale
pozoruhodné, že míra podobnosti definic je jak v českých, tak britských učebnicích
poměrně dosti rozsáhlá. Tyto výsledky se každopádně shodují se závěry již zmíněného výzkumu (White et al., 2009), kde bylo prokázáno, že učebnice antropologie
nutně neposkytují jednotnou definici evoluce.
Je také důležité upozornit, že v dendrogramu nejsou patrné jednoznačné shluky,
které by vykazovaly určitou diferenciaci mezi definicemi pojmu „evoluce a „ evoluční teorie, což naznačuje, že se jejich definice v určitých případech vzájemně
překrývají. Tento výsledek se dal částečně očekávat, jelikož pojmy „evoluce a „evoluční teorie bývají vnímány jako synonyma. Přesto je ale zajímavé, že při bližším
zkoumání pomocí obsahové analýzy konkrétních výrazů byly v definicích „evoluční
teorie objeveny určité odlišnosti (viz diskutované výrazy č. 1 a č. 3). Definice pojmů
„biologické evoluce se taktéž vyskytují napříč celým dendrogramem (obr. 7) bez
jednoznačných separovaných shluků. V takovém případě ale výsledek koresponduje
i s obsahovou analýzou a s danou skutečností, že pojem „evoluce je v učebnicích
přírodopisu a biologie vnímán ve smyslu „evoluce biologické.
6
Závěr
V českých učebnicích se nejčastěji ze všech zkoumaných pojmů vyskytuje pojem
„Darwinova teorie, v britských učebnicích pojem „přírodní výběr. V rámci podobnosti definic zkoumaných pojmů bylo ukázáno, že definice „evoluce, „biologické
evoluce a „evoluční teorie jsou v českých i britských učebnicích poměrně různorodé. A přestože definice popsané evolučními biology také vykazují určitou variabilitu, jsou si vzájemně výrazně podobnější než definice popsané v učebnicích.
Určitým omezením představeného výzkumu je však skutečnost, že výběr definic evolučních biologů byl převážně subjektivní, přestože bylo snahou postihnout
rozmanitý výběr dle původu vědců a jejich specializace, je zcela jednoznačné, že se
nejedná o jediný možný výběr. Dále je důležité zdůraznit, že ačkoli je slovem definice
myšleno „ jednoznačné určení významu konkrétního pojmu, v mnohých učebnicích
se s takovou „slovníkovou definicí nesetkáváme. Sledované pojmy bývají v učebnicích vysvětlovány někdy obecně, někdy naopak velmi konkrétně v rámci specifických
68
6(1), 2015, p. 40–79
situací daného výkladu. Proto bylo v některých případech komplikované určit, které
sledované výrazy (tab. 3) jsou či již nejsou součástí „definice daného pojmu, a jednalo se tak o subjektivní rozhodnutí.
Diferenciaci výskytu konkrétních výrazů v rámci všech zkoumaných definic je
možné na základě obsahové analýzy shrnout následovně:
• Definice „biologické evoluce je v českých školních učebnicích vždy spojována
s vývojem živých systémů a nikdy se neodkazuje na systémy neživé. Ve všech
zkoumaných učebnicích byl pojem „evoluce popisován ve smyslu „biologické
evoluce, což lze odůvodnit tím, že se jednalo právě o analýzu učebnic přírodopisu a biologie.
• Definice „evoluce je v českých učebnicích popisována nejvíce jako „vývoj organismů, popř. jako „vznik nových druhů. Britské definice při popisu „evoluce
zdůrazňují „změnu organismů v průběhu času, zatímco definice evolučních
biologů zahrnují převážně „změnu genů v populaci druhů Tato částečně rozmanitá interpretace svědčí o určité nejednotnosti definic evoluce.
• Definice „evoluční teorie většinou zdůrazňují určitá teoretická hlediska, týkající se převážně minulosti vývoje, tzn. příbuznost organismů a fenomén geologického času. Tím se výrazně liší od definic pojmu „evoluce.
• Definice „Darwinovy teorie téměř ve všech českých i britských definicích obsahují informaci o přírodním výběru, což je právě stěžejní poznatek Darwinovy
teorie. Dalšími častými výrazy v českých definicích jsou slova vývoj, životní
prostředí, jednotlivec a také výraz změna, který je hojně obsažen i v britských
definicích.
• Definice „přírodního výběru často informuje jak v českých, tak britských učebnicích o zvýhodňujícím elementu organismů, o životním prostředí a přežití. Velmi
málo je však s „přírodním výběrem pojena informace, že druhy mohou zůstat
relativně stálé a neměnit se, což může vést k mylné představě, že se všechny
druhy nutně mění. Také je v definicích „přírodního výběru většinou postrádána zmínka o pohlavním výběru.
Na základě výše uvedených poznatků je zajímavé, že ačkoli bývají pojmy „evoluce a „evoluční teorie širokou veřejností vnímány jako synonyma, obsahová analýza prokázala, že se ve zkoumaných definicích opakují určité rozdílné informace,
které je možné považovat pro dané pojmy za charakteristické. Na druhou stranu bývají definice „evoluce a „evoluční teorie poměrně různorodé a v určitých částech
se vzájemně překrývají, proto nemusí být značná diferenciace vždy zřejmá. Kromě
toho je z výsledků patrné, že české a britské učebnice, ale i evoluční biologové definují
evoluci částečně odlišným způsobem.
Na základě předkládaných výsledků bude dále ověřováno, jak si jednotlivé zkoumané definice a výrazy s nimi spojené sami žáci vykládají. Takový výzkum může do
budoucna prokázat, která z definic je pro žáky nejsrozumitelnější, a která naopak
vede k žákovským miskoncepcím v oblasti evoluce organismů.
Poděkování
Realizace výzkumu byla podpořena Grantovou agenturou Univerzity Karlovy v Praze; projekt č. 1006213.
69
6(1), 2015, p. 40–79
Literatura
Cunningham, D. L. & Wescott, D. J. (2009). Still More “Fancy” and “Myth” than
“Fact” in Students’ Conceptions of Evolution. Evolution: Education and Outreach, 2(3),
505–517.
Curriculum for Excellence. (2013). Scotland. Dostupné z
http://www.sqa.org.uk/files ccc/CfE CourseSpec N5 Sciences Biology.pdf
Curtis, H. & Barnes, N. S. (1989). Biology, 5th ed. Worth Publishers.
Darwin, C. R. (1859). On the origin of species by means of natural selection, or the
preservation of favoured races in the struggle for life. London: John Murray.
Darwin, C. R. (1871). The descent of man, and selection in relation to sex. Vol. 1.
London: John Murray.
Darwin, C. R. (2006). O původu člověka. Praha: Academia. Přeloženo z anglického
originálu 1871.
Darwin, C. R. (2007). O vzniku druhů přírodním výběrem. Praha: Academia. Přeloženo
z anglického originálu 1859.
Dobzhansky, T. H., Sinnott, E. W. & Dunn, L. C. (1952). Principle of genetics. 4th. ed.
McGraw-Hill: London.
Dobzhansky, T. (1970). Genetics of the Evolutionary Process. New York and London:
Columbia Univerzity Press.
Ehrlich, P. R. & Holm, R. W. (1963). The Process of Evolution. New York: McGraw-Hill.
Endler, J. A. (1986). Natural selection in the wild. Princeton, NJ: Princeton University
Press.
Fisher, R. A. (1930). The genetical theory of natural selection. Oxford: Clarendon Press.
Flegr, J. (2005). Evoluční biologie. Praha: Academia.
Futuyma, D. J. (1998). Evolutionary Biology. 3rd ed., Sunderland: Sinauer Associates.
Gould, S. J. (1981). Evolution as Fact and Theory. Discover, 2(5), 34–37.
Gould, S. J. (2002). What Does the Dreaded ‘E’ Word Mean Anyway? In I Have Landed:
The End of a Beginning in Natural History. New York: Harmony Books.
Huxley, J. (1953). Evolution in action. Harper & Brothers: New York.
Lenski, R. E. (2000). Evolution: Fact and Theory. American Institute of Biological
Sciences. Dostupné z http://www.actionbioscience.org/evolution/lenski.html
Li, W. H. (1997). Molecular Evolution. Sunderland: Sinauer Associates.
Mayr, E. (1982). The Growth of Biological Thought. Cambridge (MA): The Belknap
Press of Harvard University Press.
Mayr, E. (1988).Toward a New Philosophy of Biology. Cambridge: Harvard University
Press.
Mead, L. S. & Scott, E. C. (2010a). Problem concepts in evolution part I: purpose and
design. Evolution Education and Outreach, 3, 78–81.
Mead, L. S. & Scott, E. C. (2010b). Problem concepts in evolution part II: cause and
chance. Evolution Education and Outreach, 3, 261–264.
70
6(1), 2015, p. 40–79
Miller, S. J. (1953). A production of amino acids under possible primitive earth
conditions. Science, 117, 528.
Moody, D. E. (1996). Evolution and the Textbook Structure of Biology. Science
Education UO, (4), 395–418. John Wiley & Sons, Inc.
Moran, L. A. (2006) What is evolution? Dostupné z
http://bioinfo.med.utoronto.ca/Evolution by Accident/What Is Evolution.html
Müllerová, L. (2012). Pojem evoluce a jeho vnímání žáky základních a středních škol.
Scientia in educatione, 3(2), 33–64.
Müllerová, L. (in prep.). Interpretace evoluční tematiky na českých školách. Manuscript
in preparation.
National Curriculum. (2013). England. Dostupné z
https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment data/file/239134/
SECONDARY national curriculum - Science.pdf
Osborn, H. F. (1918). The origin and evolution of life: On the theory of action, reaction
and interaction of energy. London: G. Bell and Sons.
Oparin, A. I. (1938). The Origin of Life. New York: Macmillan.
Ostwald, W. (1910). Natural Philosophy. New York: Henry Holt.
Rámcově vzdělávací program. (2010). Česká republika. Dostupné z
http://www.nuv.cz/file/133
Rámcově vzdělávací program. (2007). Česká republika. Dostupné z
http://www.nuv.cz/file/159
Rector, M. A., Nehm, R. H. & Pearl, D. (2013). Learning the Language of Evolution:
Lexical Ambiguity and Word Meaning in Student Explanations. Research in Science
Education, 43, 1 107–1 133.
Snustad, D. P. & Simmons, M. J. (2003). Principles of Genetics. 3rd ed. New York: John
Wiley & Sons.
Spencer, H. (1862). A System of Synthetic Philosophy. London: Williams & Norgate.
Strickberger, M. W. (1996). Evolution. Jones and Boston: Bartlett Publishers.
Thomson, K. S. (1982). The meanings of evolution. American Scientist, 70, 529–531.
White, J., Tollini, C. D. Collie, W. A., Strueber, B. M., Strueber, L. H. & Ward, J. W.
(2009). Evolution and University-level Anthropology Textbooks: The “Missing Link”?
Evolution: Education and Outreach, 2(4), 722–737.
Wilkins, J. (2001). Defining Evolution. National Center for Science Education, 21, 29–37.
Wilson, E. O. (1992). The Diversity of Life. Cambridge: Belknap Press.
Zillmer, H. J. (1998). Darwins Irrtum. München: Herbig.
National Curriculum. (2013). England. Dostupné z
https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment data/file/239134/
SECONDARY national curriculum - Science.pdf
71
6(1), 2015, p. 40–79
Analyzované učebnice
České učebnice: přírodopis pro základní školy
č. 1: Kvasničková, D., Jeník, J., Froněk, J. & Tonika, J. (2002). Ekologický přírodopis 9.
Praha: Fortuna.
č. 2: Černík, V., Martinec, Z. & Vodová, V. (2009). Přírodopis 8: biologie člověka. Praha:
SPN.
č. 3: Černík, V., Martinec, Z., Vítek, J. & Vodová, V. (2009). Přírodopis 9: geologie
a ekologie. Praha: SPN.
č. 4: Cílek, V., Matějka, D., Mikuláš, R. & Ziegler, V. (2000). Přírodopis IV: 9. Praha:
Scientia.
č. 5: Dobroruka, L. J., Cílek, V., Hasch, E. & Storchová, Z. (1997). Přírodopis I: 6.
Praha: Scientia.
č. 6: Zapletal, J. (2000). Přírodopis 9. Olomouc: Prodos.
č. 7: Jurčák, J. (2004). Přírodopis 6. Olomouc: Prodos.
č. 8: Maleninský, M., Smrž, J. & Škoda, B. (2004). Přírodopis pro 6. ročník: botanika 1
a zoologie 1, Praha: Natura.
č. 9: Jakeš, P. (1999). Geologie. Praha: Natura.
č. 10: Vaněčková, I., Skýbová, J., Markvartová, D. & Hejda, T. (2006). Přírodopis 8.
Plzeň: Fraus.
České učebnice: biologie pro střední školy
č. 1: Berger, J. (1995). Základy biologie. Havlíčkův Brod: Tobiáš.
č. 2: Kubišta, V. (2000). Obecná biologie. Praha: Fortuna.
č. 3: Šmarda, J. (2003). Genetika. Praha: Fortuna.
č. 4: Jelínek, J. & Zicháček, V. (2003). Biologie pro gymnázia. Olomouc: Nakladatelství
Olomouc.
č. 5: Benešová, M., Hamplová, H., Knotová, K., Lefnerová, P., Sáčková, I.
& Satrapová, H. (2003). Odmaturuj z biologie. Brno: Didaktis. 2003, Brno.
č. 6: Dostál, P., Řeháček, Z. & Ducháč, V. (1994).Kapitoly z obecné biologie. Praha: SPN.
Britské učebnice: úroveň GCSE (základní školy)
č. 1: Breithaupt, J., Fullick, A. & Fullick, P. (2006). Science. Nelson Thornes.
č. 2: Fullick, A., Cox, B. & Miles, N. (2011). AQA Science Biology. Cheltenham: Nelson
Thornes Ltd.
č. 3: Jones, M., Petheram, L. & Tingle, M. (2011). Science A for Specification Units B1,
C1 and P1. London: Collins.
č. 4: Fullick, A., Hunt, A., Punter, J., Swinbank, E., Harden, H., Ingram, N., Sang, D.
& Wong, V. (2011). GCSE Science Higher, Twenty first century Science. Oxford: OCR
& Oxford university press.
72
6(1), 2015, p. 40–79
č. 5: Torrance, J., Fullarton, J., Marsh, C., Simms, J. & Stevenson, C. (2012). Biology
Intermediate 2. Paisley: Hodder Gibson.
č. 6: Bridges, A., Levesley, M., Williams, J. & Workman, C. (2009). Biology (11–14).
London: Longman.
č. 7: Morton, A. (2006). Success guides Biology Intermediate 2. Edinburgh: Leckie
& Leckie.
č. 8: Bocian, C., Forrest, D. & Smith, B. (2013). National 5 Biology Student Book.
Glasgow: Leckie & Leckie.
Britské učebnice: úroveň A-level (střední školy)
č. 1: Torrance, J., Fullarton, J., Marsh, C., Simms, J. & Stevenson, C. (2012). Higher
Biology for CfE. Paisley: Hodder Gibson.
č. 2: Torrance, J., Fullarton, J., Marsh, C., Simms, J. & Stevenson, C. (2013). Biology:
National 5. Paisley: Hodder Gibson.
č. 3: Barnett, G., Egan, J., Green, B., Hurwitt, B., Masters, L. Phillips, S., Ruthven, C.,
Schmit, A. & Williamson, A. F. (2012). AS level Biology for AQA. Newcastle upon
Tyne: CGP.
č. 4: Barnett, G., Egan, J., Foster, J., Hardwick, J., Harvey, D., Phillips, S., Schmit, A.
& Watkins, S. (2012). A2 level Biology for AQA. Newcastle upon Tyne: CGP.
č. 5: Barnett, G., Foster, J., Green, B., Masters, L., Phillips, S., Schmith, A., Watkins, S.
& Williamson, A. F. (2012). AS level Biology for OCR Newcastle upon Tyne: CGP.
č. 6: Barnett, G., Foster, J., Hardwick, J., Harvey, D., Phillips, S., Schmit, A.,
Watkins, S. & Williamson, A. F. (2012). A2 level Biology for OCR. Newcastle upon
Tyne: CGP.
č. 7: Howarth, S., Fullick, P. & Fullick, A. (2008). Salters-Nuffield Advanced Biology for
Edexcel AS Biology. University of York Science Education Group.
č. 8: Howarth, S., Fullick, P. & Fullick, A. (2009). Salters-Nuffield Advanced Biology for
Edexcel A2 Biology. University of York Science Education Group.
Lucie Müllerová, [email protected]
Univerzita Karlova, Pedagogická fakulta
Katedra biologie a environmentálních studií
M. D. Rettigové 4, 116 39, Praha 1
73
6(1), 2015, p. 40–79
Přílohy
74
6(1), 2015, p. 40–79
75
6(1), 2015, p. 40–79
kód
strana
definice učebnice 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CZ-z-E-2
67
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
CZ-z-E-3
66
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
CZ-z-E-4
74
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
CZ-z-E-5
10
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
CZ-z-E-6
54
0 0 0 1 0 1 0 1 0 0
CZ-z-E-7 32–33 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0
CZ-z-E-9
32
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
CZ-s-E-1
76
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
CZ-s-E-2
25
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
CZ-s-E-3
106
0 0 0 1 0 0 0 1 1 0
CZ-s-E-4
351
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
CZ-s-E-6
10
1 0 1 1 0 1 1 1 1 0
GB-z-E-3 88, 93 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0
GB-z-E-4
206
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
GB-z-E-5
203
1 0 0 1 0 0 0 1 0 0
GB-z-E-6
154
0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-s-E-1
76
1 0 1 1 0 0 1 0 0 0
GB-s-E-3
109
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-s-E-5
214
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-s-E-6
138
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-E-7
151
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-E-8
55
0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
11
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
13
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
14
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
15
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
identifikační číslo sledovaného výrazu
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1
1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0
1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0
1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
29
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
31
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
32
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
33
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
34
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
35
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
36
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
38
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
39
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
celkem
40 výrazů
0
8
0
1
0
1
0
1
0
3
0
6
0
1
0
1
0
2
0
15
0
13
0
18
1
8
0
8
0
7
0
5
0
15
0
2
0
4
0
24
0
12
0
8
Tab. I: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice evoluce. Kód definice je vytvořen z kódu konkrétní učebnice (tab. 1), ve kterém se analyzovaná
definice nachází, a písmeno E v daném kódu značí, že se jedná o definici pojmu „evoluce. Sledované výrazy jsou označeny identifikačním i čísly,
jejichž seznam je blíže popsán v tabulce 3
76
6(1), 2015, p. 40–79
strana
učebnice
66
75
23
12–13
32
107–109
110–111
122–123
214
56
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
2
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
3
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
5
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
8
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
9
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
10
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
11
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
13
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
14
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
15
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1
1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1
1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1
29
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
30
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
31
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
32
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
33
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
34
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
35
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
36
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
38
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
39
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
celkem
40 výrazů
0
4
0
10
0
7
0
5
0
8
0
7
0
6
0
6
0
20
0
17
kód
strana
definice učebnice 1 2 3 4 5 6
CZ-z-BE-4
74
0 0 0 1 0 0
CZ-z-BE-5
10
0 0 0 1 0 0
CZ-s-BE-1
66
0 0 0 1 0 1
CZ-s-BE-4
351
1 1 0 1 0 0
CZ-s-BE-5
23
1 1 1 1 0 1
CZ-s-BE-6
40
0 0 0 1 0 0
7
0
0
0
1
1
0
8
1
1
0
1
1
1
9
0
0
0
0
1
0
10
0
0
0
0
0
0
11
0
0
0
0
0
0
12
0
0
0
0
0
0
13
0
0
0
0
1
0
14
0
0
0
0
0
0
15
0
0
0
0
1
0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
29
0
0
0
1
1
0
30
0
0
0
0
1
0
31
0
0
0
0
1
0
32
0
0
0
0
0
0
33
0
0
0
0
1
0
34
0
0
0
0
1
0
35
0
0
0
0
0
0
36
0
0
0
0
0
0
37
0
0
0
0
0
0
38
0
0
0
0
0
0
39
0
0
0
0
0
0
celkem
40 výrazů
0
2
0
2
0
2
0
8
0
23
0
2
Tab. III: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice biologické evoluce. Kód definice je vytvořen z kódu konkrétní učebnice (tab. 1), ve kterém se
analyzovaná definice nachází, a písmena ET v daném kódu značí, že se jedná o definici pojmu „evoluční teorie. Sledované výrazy jsou označeny
identifikačním i čísly, jejichž seznam je blíže popsán v tabulce 3
kód
definice
CZ-z-ET-3
CZ-z-ET-4
CZ-z-ET-5
CZ-z-ET-8
CZ-z-ET-9
CZ-s-ET-3
GB-z-ET-1
GB-z-ET-2
GB-s-ET-5
GB-s-ET-8
Tab. II: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice evoluční teorie. Kód definice je vytvořen z kódu konkrétní učebnice (tab. 1), ve kterém se
analyzovaná definice nachází, a písmena ET v daném kódu značí, že se jedná o definici pojmu „evoluční teorie. Sledované výrazy jsou označeny
77
6(1), 2015, p. 40–79
kód
strana
1E
0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
2E
0
0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
3E
0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
4E
0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
5BE
0
1 0 1 1 1 0 1 0 0 0
6BE
0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
7E
0
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
8E
0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
9E
0
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
10E
0
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
11E
0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
11
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
13
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
14
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
15
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
29
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
32
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
33
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
0
34
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
35
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
36
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
38
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
celkem
39 40 výrazů
0 5
0 13
0 6
0 9
0 7
0 8
0 7
0 5
0 7
0 5
0 5
Tab. IV: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice biologů. Kód definice uvádí, zda se jedná o pojem „evoluce (E) nebo pojem „biologická
evoluce (BE) a dále zahrnuje číslo označující jméno autora dle seznamu v tabulce 2. Sledované výrazy jsou označeny identifikačními čísly, jejichž
seznam je blíže popsán v tabulce 3
78
6(1), 2015, p. 40–79
kód
strana
CZ-z-DT-1
62
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
CZ-z-DT-2
10
0 0 1 1 0 1 0 1 0 0
CZ-z-DT-3 65–66 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0
CZ-z-DT-4 74–75 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1
CZ-z-DT-5
23
1 0 0 1 0 0 0 1 1 0
CZ-s-DT-1 121–122 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
CZ-s-DT-2
26
0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
CZ-s-DT-3
10
1 1 0 1 0 0 0 1 0 0
CZ-s-DT-4
352
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
CZ-s-DT-6
58
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
GB-z-DT-1
111
0 0 1 1 0 1 0 1 0 0
GB-z-DT-2
123
0 0 1 1 0 1 0 1 0 0
GB-z-DT-3
88
0 0 1 1 0 0 0 0 0 0
GB-z-DT-4 206–207 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-z-DT-5
13
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-z-DT-6
154
0 1 0 1 0 0 0 1 0 1
GB-z-DT-7
48
1 1 1 1 0 0 1 0 0 1
GB-z-DT-8
311
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-DT-1
78
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-s-DT-5
214
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-DT-8 55–56 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1
11
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
12
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
13
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
14
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
15
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1
1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1
0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1
1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1
29
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
31
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
32
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
33
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
34
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
35
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
36
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
38
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
39
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
celkem
40 výrazů
0
3
0
7
0
15
0
21
0
7
0
17
0
14
0
10
0
3
0
15
0
7
0
7
0
5
0
3
0
6
0
12
1
20
0
21
0
5
0
13
0
23
Tab. V: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice Darwinovy evoluční teorie. Kód definice je vytvořen z kódu konkrétní učebnice (tab. 1), ve
kterém se analyzovaná definice nachází, a písmena DT v daném kódu značí, že se jedná o definici pojmu „Darwinova evoluční teorie. Sledované
výrazy jsou označeny identifikačním i čísly, jejichž seznam je blíže popsán v tabulce 3
79
6(1), 2015, p. 40–79
kód
strana
CZ-z-PV-1 62–64 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1
CZ-z-PV-4
74
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
CZ-z-PV-5
23
0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
CZ-z-PV-7
32
0 1 0 1 0 0 0 1 1 1
CZ-s-PV-1
122
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
CZ-s-PV-3 67–68 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0
CZ-s-PV-4
353
0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
CZ-s-PV-5 24–25 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
CZ-s-PV-6
58
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-z-PV-1
111
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-z-PV-2
123
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-z-PV-3
89
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-z-PV-4 206–207 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-z-PV-5
202
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0
GB-z-PV-6 158–159 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1
GB-z-PV-7
48
0 1 0 1 0 0 1 0 0 1
GB-z-PV-8
310
0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
GB-s-PV-1
78
0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
GB-s-PV-2
183
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-PV-3
109
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-PV-4
104
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
GB-s-PV-6
139
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
GB-s-PV-7
151
0 1 0 1 0 0 0 0 1 1
GB-s-PV-8
55
0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
11
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
12
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
13
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
14
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
15
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1
1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1
0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0
0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0
0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0
0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1
0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1
1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0
1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
29
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
30
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
31
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
32
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
33
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
34
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
35
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
36
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
38
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
39
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
celkem
40 výrazů
0
20
0
14
0
12
0
17
0
4
0
14
1
15
1
16
0
12
0
10
0
11
0
9
0
11
0
13
0
10
0
11
0
16
0
20
0
13
0
18
1
15
1
21
1
20
0
7
Tab. VI: Skórovací tabulka obsahové analýzy – definice přírodního výběru. Kód definice je vytvořen z kódu konkrétní učebnice (tab. 1), ve kterém se
analyzovaná definice nachází, a písmena PV v daném kódu značí, že se jedná o definici pojmu „přírodní výběr. Sledované výrazy jsou označeny
p. 80–90
ISSN 1804-7106
Didaktické využití školních zahrad v České
republice na primárním stupni základních škol
Zbyněk Vácha
Abstrakt
Hlavním cílem výzkumu bylo zmapovat aktuální stav využívání školních zahrad ve výuce
na primárním stupni základních škol v České republice, determinovat potenciální možnosti začlenění školních zahrad do výuky v budoucnosti, a potvrdit hypotézu, že školní
zahrada poskytuje vhodný výukový prostor pro výuku na primárním stupni základních
škol a zároveň nabízí dostatek příležitostí pro aplikaci badatelsky orientovaných prvků.
Na výzkumu participovalo 119 učitelů ze 119 základních škol a 44 studentek Jihočeské
univerzity v Českých Budějovicích studujících obor učitelství pro 1. stupeň základních
škol. Data byla získávána dotazníkovým šetřením a analýzou školních vzdělávacích programů. Z výsledku výzkumu vyplývá, že školní zahrady jsou ve výuce na prvním stupni
základních škol využívány v rámci všech definovaných vzdělávacích oblastí a jsou postupně
transformovány, z čistě pěstitelských, na prostory, které umožňuji učitelům do výuky zařadit praktické aktivity v nejrůznějších disciplínách. Představují tak vhodné prostředí pro
aplikaci prvků badatelsky orientovaného vyučování.
Klíčová slova: školní zahrada, primární stupeň, badatelsky orientované vyučování.
Didactic Usage of School Gardens at Primary
Schools in the Czech Republic
Abstract
The main aim of our research was to map the current use of school gardens at primary
schools in the Czech Republic, to determinate possible ways of integrating school gardens
in teaching in the future and to confirm a hypothesis that school gardens provide suitable
space for teaching at primary schools. Moreover, school gardens offer enough opportunities for the application of elements of inquiry based education. Total of 119 teachers from
119 primary schools and 44 students — future elementary teachers, studying at the Faculty of Education, the University of South Bohemia, took part in the research. The data
consisted of filled-in questionnaires and of School Education Programmes. The results of
our analysis of data show that school gardens are used for teaching at primary schools in
all defined educational areas. School gardens are gradually transformed from the floricultural areas only to the areas which allow for integrating practical activities in different
school subjects. Thus, school gardens seem to be suitable for the application of inquiry
based education.
Key words: school garden, primary school, inquiry based teaching.
80
6(1), 2015, p. 80–90
1
Výuka v oblasti přírodních věd
V České republice, v Evropě, ale i ve Spojených státech amerických můžeme pozorovat krizi ve výuce přírodovědných předmětů (Papáček, 2010; Evropská komise,
2007; Klemmer, Waliczek & Zajicek, 2005; National Research Council, 1996). Důvody ovlivňující aktuální stav výuky přírodovědných předmětů přinášejí například
výsledky výzkumu PISA 2012 (Programme for International Student Assessment);
Papáček (2010); McKinsey et al. (2010); společnost White Wolf Consulting (2009)
či Škoda a Doulík (2009). Za hlavní důvody krize považují především stagnující zájem studentů o přírodovědné a technické obory a pokles dosažených výsledků žáků
v prostředí základních a středních škol. Tato situace je podle Greena a Griffitha
(2003) ovlivněna skutečností, že výuka přírodovědných předmětů je příliš zaměřena
na prosté memorování faktů, postrádá kontextuální souvislosti a interdisciplinární
propojení. Čížková (2006) dodává, že v rámci neustálého nárůstu nových poznatků
a orientace učiva ve prospěch teoretických poznatků dochází ke zvýšení jeho náročnosti. Bowers (2000) uvádí, že školní systém využívá didaktické přístupy, které
minimalizují aktivitu žáků, a naopak pojímá žáka jako pasivního příjemce informací.
Dalším negativním trendem ovlivňujícím vztah žáků k přírodovědným předmětům
je v současném světě výpočetní techniky omezený přímý kontakt dětí s přírodou,
který je navíc umocněn v hustě urbanizovaných oblastech (Louv, 2008). Výuka v přírodě má dle Williamse a Browna (2011) potenciál zatraktivnit výuku přírodovědných
předmětů a zvýšit zájem o jejich studium. Pro tyto účely představují vhodný prostor
areály školních zahrad využitelné již na primárním stupni základních škol (Klemmer,
Waliczek & Zajicek, 2005).
2
2.1
2.1.1
Teoretická východiska výzkumu
Školní zahrady
Vznik a vývoj školních zahrad
Školní zahrady začaly být soustavněji budovány až po vydání Všeobecného školního
řádu císařovnou Marií Terezií v roce 1774. Zahrady u škol ale sloužily k potřebám
učitelů, kteří si zde pěstovali plodiny pro svou obživu. Za první koncepčně založenou školní zahradu na území současné České republiky je považována zahrada
vybudovaná MUDr. Karlem Slavojem Amerlingem v Praze ve 40. letech 19. století
(Morkes, 2007). V roce 1869 byl vydán říšský školský zákon, který nařizoval školám mít vlastní zahrady. K dalšímu rozvoji školních zahrad a k posílení pracovního
vyučování došlo po ukončení 1. a 2. světové války. Školní zahrady měly neustále
zejména pěstitelské využití. Po roce 1989 naopak došlo v Československu a později
v samostatné České republice k výraznému rušení školních zahrad. Důvodů bylo
několik: oslabení výuky pracovního vyučování a pěstitelských prací školským systémem, transformace školních zahrad v plochy s odlišným využitím (např. dopravní
hřiště, parkoviště, sportovní areály), popřípadě prodej jiným subjektům (Chmelová,
2010). Aktuálně dochází celosvětově k opětovné podpoře využívání školních zahrad
ve výuce. Školní zahrady jsou transformovány z čistě pěstitelských na prostory, které
umožňují do výuky aplikovat praktické aktivity v rozmanitých disciplínách (Vácha
& Petr, 2013).
81
6(1), 2015, p. 80–90
2.1.2
Vymezení školních zahrad
Školní zahrada je mnohými autory (např. Smith & Motsenbocker, 2005; Robinson
& Zajicek, 2005; Cutter-Mackenzie, 2008) považována za moderní výukový prostor,
který umožňuje pedagogům do vyučování začlenit praktické aktivity v rozmanitých
mezioborových disciplínách, poskytuje dynamické prostředí, ve kterém se studenti
zabývají pozorováním, objevováním, experimentováním a podléhají zde výchovně
vzdělávacímu procesu. Prostory školních zahrad představují živou laboratoř, v níž
jsou získávány zkušenosti z reálného života názorněji než z příkladů v učebnici.
Výuka v takovémto prostředí umožňuje učitelům aktivně zapojit žáky do vyučování
přímo v přírodě a přiblížit jim tak svět rostlin, živočichů či neživou přírodu (Williams
& Brown, 2012). Právě školní zahrady by mohly představovat ideální místo pro přímý
kontakt žáků s přírodou. Výukou na školní zahradě by se tak učitelé mohli pokusit
pomoci najít žákům cestu k přírodovědným předmětům a přírodě vůbec (Vácha
& Petr, 2013).
Školní zahrady splňují i další žádoucí trend ve vzdělávání, jsou vhodným prostorem pro rozvoj interdisciplinarity ve výuce. To znamená, že umožňují propojování
poznatků z předmětů jako je matematika, přírodověda, výuka jazyků, výtvarná a tělesná výchova či výchova ke zdraví (Sobel, 2004). Školní zahrady také mohou žákům
přiblížit bezprostřední okolí, ve kterém žijí (Smith, 2002), a představují potenciálně
vhodné prostředí pro badatelské činnosti (Smith & Motsenbocker, 2005; Nabhan,
1997). Poskytují tak příležitost zavádět do výuky rozdílné výukové styly kladoucí
větší důraz na aktivitu žáka (Williams & Brown, 2011). Badatelsky orientované metody výuky využívané v přírodě jsou velmi důležitým formativním prvkem žákova
vnímání okolního světa, a mohly by tak přispět k lepším výsledkům žáků ve výuce.
Již žáci na primární škole by měli být schopni rozpoznávat jednoduché problémy,
navrhovat jejich řešení a realizovat je v praxi, diskutovat o jednotlivých způsobech
řešení se spolužáky a s učitelem a využívat jednoduché přístroje k měření, odlišovat
přírodní objekty od umělých prvků, popsat základní životní cykly, organismy a prostředí, ve kterém žijí (Parajuli & Williams, 2005). Takto zvolené učební postupy pak
působí kladně na rozvoj kritického myšlení (Smith & Gruenwald, 2008). Vzděláváním na školních zahradách navíc mohou učitelé do výuky přinést základní principy
udržitelného rozvoje a jiných skutečností využívaných v běžném životě (Castagino,
2005; Kiefer, Wiliams & Kemple, 1998) a propojovat tak získané znalosti žáků s jejich praktickým využitím (Williams & Brown, 2011).
2.2
Aktuální využití školních zahrad ve výuce
V současnosti je využití školních zahrad v České republice, na rozdíl od situace ve
Spojených státech amerických, Kanadě, Austrálii, Velké Británii či Německu (Fenoughty, 2001; Seth, 2003; Dyment, 2005; Graham et al., 2005; Parsons, 2006; Cutter-Mackenzie, 2008), ve výuce částečně omezeno, přitom školní zahrady představují
vhodné prostředí pro simulaci terénu a areál pro aplikaci terénní výuky v blízkosti
budov základních škol (Vácha & Petr, 2013).
Koncepce školství v České republice „Rámcově vzdělávací program pro základní
vzdělávání poskytuje učitelům značnou možnost využívat prostory školních zahrad ve vyučovacím procesu, a to nejen ve výuce přírodovědných předmětů (Horká,
1996).
82
6(1), 2015, p. 80–90
3
Cíl výzkumu
Hlavním cílem výzkumu je zmapovat aktuální stav využívání školních zahrad v České
republice ve výuce na primárním stupni základních škol a determinovat potenciální
možnosti začlenění školních zahrad do výuky v budoucnosti. Potvrdit tak hypotézu,
že školní zahrada, která je ve výchovně vzdělávacím procesu často opomíjená, poskytuje vhodný výukový prostor pro výuku na primárním stupni základních škol
a zároveň nabízí dostatek příležitostí pro aplikaci badatelsky orientovaných prvků.
Příspěvek svým zaměřením navazuje na výzkumy Váchy a Petra (2013), pracovníků
střediska environmentální výchovy a vzdělávání Chaloupky (Burešová et al., 2007)
či na výzkum Grahama et al. (2005) z kalifornského prostředí.
4
Metodika výzkumu a primární informace
o respondentech
Data byla získávána dotazníkovým šetřením a analýzou školních vzdělávacích programů jednotlivých škol v České republice s ohledem na zařazování aktivit realizovaných nebo realizovatelných na školních zahradách v prostředí 1. stupně základních škol. Dotazníky byly vždy vyplňovány pedagogem vyučujícím na 1. stupni
patřičné základní školy během osobního setkání s autorem. Fakt, že výuka v prostředí 1. stupně základních škol je v České republice takřka výhradně doménou žen,
ovlivňuje genderové zastoupení dotazovaných (94 % vzorku tvořily ženy). Jednalo
se tedy o tzv. dostupný výběr (Skutil, 2011).
Dotazník obsahoval 16 otázek a byl rozdělen do 5 oblastí: a) identifikační údaje,
b) obecné informace o školní zahradě, c) využití školních zahrad při výuce (pro výuku
v rámci jakých vzdělávacích oblastí a k jakým výukovým aktivitám je využívána,
vhodnost školních zahrad pro aplikaci prvků badatelsky orientovaného vyučování),
d) další využití školních zahrad a e) příčiny zániku školních zahrad. Dále měli dotazovaní vlastními slovy napsat, jak vnímají prostory školních zahrad. Výzkumný nástroj
byl vytvořen modifikací dotazníků střediska environmentální výchovy a vzdělávání
Chaloupky (Burešová et al., 2007) a Grahama et al. (2005) pro výzkum ve státě
Kalifornia tak, aby odpovídal aktuálnímu výzkumného záměru (došlo k zeštíhlení
původních výzkumných nástrojů a naopak byly přidány dotazníkové položky týkající se výuky badatelsky orientovaného vyučování v prostorách školních zahrad).
Dotazník byl pilotně testován dvaceti náhodně vybranými pedagogy 1. stupně základních škol a následně upraven do definitivní podoby. Sběr dat probíhal od září
2013 do června 2014. Osobním přístupem k jednotlivým vyučujícím byla zajištěna
100% návratnost vyplněných dotazníků. Na průzkumu spolupracovalo 119 učitelů ze
119 různých základních škol z celé České republiky. Vzorek obsahoval jednak učitele
začátečníky (první rok v praxi) a na druhé straně pedagogy s mnohaletou praxí
(max. uvedená doba praxe byla 40 let). Průměrná doba praxe respondentů činila
13,5 roku.
Na výzkumu dále participovalo 44 studentek (genderové zastoupení je dáno oborem, který je takřka výhradně doménou žen) Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích studujících obor učitelství pro první stupeň základních škol (2. ročník).
Do výzkumu byly zařazeny záměrně, aby mohlo dojít k porovnání názorů na výuku
v prostředí školních zahrad mezi pedagogy z praxe a budoucími vykonavateli pedagogického řemesla v rámci prvního stupně základních škol. Úkolem každé participující
bylo během jedné vyučovací hodiny na prázdný papír spontánně uvést libovolný poScientia in educatione
83
6(1), 2015, p. 80–90
čet tematických okruhů či aktivit z různých vzdělávacích oblastí, pro jejichž výuku
by bylo vhodné využít prostředí školní zahrady, napsat, zdali vůbec školní zahradu
považují jako vhodný výukový prostor či nikoliv, a vyjádřit svůj názor na využití
badatelsky orientovaných metod ve výuce v prostředí školních zahrad na prvním
stupni základních škol. Administrace odpovědí pak spočívala v jejich zaznamenání,
generalizaci a přiřazení do příslušné vzdělávací oblasti.
5
Výsledky
5.1
Využití školních zahrad v prostředí 1. stupně
základních škol
Možnost využívat školní zahradu pro výukové a ostatní aktivity má ze 119 participujících školských zařízení 86 základních škol (72 % dotazovaných). Zbylých 33 škol
(28 % dotazovaných) školní zahradou nedisponuje. Školní zahrady jsou u většiny
škol přímo součástí areálu školy. 79 učitelů (66 %) považuje školní zahradu za ideální prostor pro doplnění a obohacení konvenční výuky na prvním stupni základních
škol. 22 dotazovaných (19 %) ve školních zahradách nevidí žádoucí potenciál pro výuku na primární škole a 18 respondentů (15 %) si není po zvážení výhod a nevýhod
implementace školních zahrad do výuky jisto.
Nejčastěji mají zahrady u škol rozlohu v rozmezí od 100 m2 do 500 m2 . Vyskytují
se však i zahrady, které svou rozlohou převyšují 1 000 m2 . Druhým extrémem jsou
pak školní zahrady menší než 100 m2 (viz obr. 1).
40
Četnost výskytu
35
30
25
20
15
10
5
0
menší než 100 m
2
100–500 m2
500–1 000 m2
více než 1 000 m2
Rozloha školních zahrad
Obr. 1: Přibližná rozloha školních zahrad
Z 33 škol, které nemají možnost využívat školní zahradu, ji 12 škol v minulosti
mělo, ale došlo k jejímu zrušení či přeměně na plochy s odlišným využitím (např.
parkoviště, školní hřiště, prodej pozemku jinému subjektu). Základní školy, které
nemají k dispozici využití školní zahrady, o jejich vybudování prozatím neuvažují.
Jako hlavní důvody jsou uváděny absence potřebné plochy pro vybudování školní
zahrady, vysoké finanční náklady na vývoj a údržbu, malé pochopení ředitelů škol
a nedostatečná opora pro výuku na školních zahradách v kurikulárních dokumentech. Ze slovních odpovědí učitelů na otevřenou dotazníkovou položku Jak vnímají
učitelé školní zahrady? vyplývá, že učitelé vidí školní zahrady jako prostor, který
jim umožňuje dostat děti do přírody v relativně krátkém časovém úseku, a seznámit
je tak především s přírodními podmínkami v bezprostředním okolí školy a mnohdy
i v okolí bydliště žáků.
84
6(1), 2015, p. 80–90
Tabulka 1 poukazuje na skutečnost, že školní zahrady jsou v České republice
stále vybaveny převážně prvky typickými pro výuku pěstitelských prací. Postupně
však dochází k jejich přeměně či dostavbě v zahrady s komplexnějším využitím,
především díky budování interdisciplinárních prvků, jako jsou broukoviště, vodní
biotopy, meteorologické stanice atd.
Tab. 1: Vybavení školních zahrad
5.2
oddělení okrasných rostlin
zelinářské oddělení
ovocný sad
skleník
přírodní učebna
oddělení léčivých rostlin
biotop suché stanoviště
broukoviště
vodní biotop
meteorologická stanice
geologická stezka
hřiště
hmatový chodník
ptačí a netopýří budky
48
39
36
30
26
22
14
13
10
10
6
5
5
4
Výuka na školní zahradě v rámci jednotlivých
vzdělávacích oblastí na prvním stupni základních
škol
Počet škol využívajících
školní zahradu v určitých
vzdělávacích oblastech
V České republice je pro výuku na prvním stupni základních škol definováno celkem
7 vzdělávacích oblastí: a) jazyk a jazyková komunikace, b) matematika a její aplikace,
c) informační a komunikační technologie, d) člověk a jeho svět, e) člověk a zdraví,
f) umění a kultura a g) člověk a svět práce. Všechny školy, které disponují školní
zahradou a participují na výzkumu, ji využívají k výuce alespoň v jedné vzdělávací
oblasti (viz obr. 2).
70
60
50
40
30
20
10
0
člověk
a svět práce
člověk
a jeho svět
člověk
a zdraví
umění
a kultura
jazyk
a jazyková
komunikace
matematika
a její
aplikace
informační
a komunikační
technologie
Vzdělávací oblasti
Obr. 2: Využití školní zahrady v jednotlivých vzdělávacích oblastech na 1. stupni ZŠ
Jako příklady konkrétních aktivit pro výuku na školní zahradě spadajících do
příslušných vzdělávacích oblastí pro první stupeň, uváděných dotazovanými učiteli,
můžeme uvést následující: a) člověk a svět práce – výroba hmyzího hotelu, krmítka,
85
6(1), 2015, p. 80–90
ptačích či netopýřích budek, výsadba a sklizeň plodin, b) člověk a jeho svět – inventarizační výzkum a pozorování různých stanovišť, determinace organismů, vliv teploty
na výskyt živočichů, pozorování proměn přírodnin v závislosti na ročním období,
faktory potřebné pro růst a vývoj rostlin, zkoumání potravních řetězců, meteorologické prvky, c) pěstování bylin a jejich následné využití (např. výroba bylinkového
čaje), zdravá výživa a správné stravovací návyky, nejrůznější pohybové aktivity na
čerstvém vzduchu, d) umění a kultura – frotáž kůry stromů, výroba ručního papíru, kresba a malba zahradních objektů, e) jazyk a jazyková komunikace – popsat
den ústy rostliny v zahradě, opatření rostlin tabulkami se jmény, čtení o zahradě,
vedení zahradního deníku, f) matematika a její aplikace – počítání zástupců jednotlivých přírodnin, vytyčení délkových měr, jednoduché grafy teplot půdy a vzduchu,
odečítání dat z meteorologické stanice a g) informační a komunikační technologie –
pořizování a jednoduché počítačové zpracování fotografií zahradních objektů.
Téměř polovina základních škol má pro výuku na školní zahradě v učebních
osnovách dokonce zakotvenou pevnou časovou dotaci. Jedná se o 55 z dotazovaných
škol (46 %). Tato časová dotace je variabilní. Obecně lze říci, že stoupá společně
s ročníkem školní docházky. To znamená, že nejmenší časovou dotaci pro výuku na
školní zahradě mají žáci v 1. ročníku, a naopak nejvyšší pak v 5. ročníku. Ostatní
školy, které vlastní školní zahradu, ji využívají dle potřeby a zejména v závislosti
na vyučovaném tématu, pro projektové dny či jako zásobárnu experimentálního
materiálu. Většina participujících navíc ve školních zahradách vidí vhodné prostředí
pro zavádění badatelsky orientovaných prvků do vyučování (91 respondentů, 76 %)
a to zejména ve vzdělávací oblasti člověk a jeho svět (např. pro tematické celky jako:
skladba rostlinného těla, složení půdy či objevování a determinace obyvatelů školní
zahrady).
Školní zahrady však nejsou využívány jen k účelům vázaným přímo k výuce
samotné. Často jsou využívány i pro mimo výukové aktivity, např. pro pohyb žáků na
čerstvém vzduchu o přestávkách či v rámci školní družiny, a i přes všechny hygienické
předpisy jako zdroj čerstvého ovoce a zeleniny ve školní jídelně.
Výzkumu se účastnily také studentky učitelství pro první stupeň základních škol
(viz metodika). Dvacet respondentek (45 %) z řad studentek by školní zahradu vůbec do vyučování nezahrnulo, 15 dotazovaných (35 %) naopak vidí ve výuce na
školních zahradách přínos pro žáky na primární škole a do vyučování by se ji snažilo
co nejvíce implikovat a 9 dotazovaných (20 %) by se rozhodlo až na základě konkrétní podoby a polohy školní zahrady. Jako hlavní důvod, proč nevyužívat školní
zahrady ve výuce, respondentky uváděly především neoblibu pěstitelských prací během základní školní docházky, mezi dalšími odpověďmi se objevila přílišná časová
náročnost, nedostatečné materiální zabezpečení školních zahrad či absence tematicky zaměřeného předmětu v pregraduální přípravě. Obrázek 3 zachycuje rozřazené
četnosti aktivit pro výuku na školní zahradě do příslušných vzdělávacích oblastí tak,
jak je respondentky uvedly.
Pro upřesnění můžeme uvést příklady konkrétních návrhů aktivit vhodných pro
výuku na školní zahradě tak, jak je vidí budoucí učitelky pro primární stupeň základních škol: a) člověk a jeho svět – porovnávání různých biotopů (zahradní jezírko,
květnatá louka, písčina, . . . ), pozorování oblohy, určení světových stran, tvorba senného nálevu, geocashing, odlitky stop či určování stáří stromů, b) člověk a svět
práce – výroba ptačích budek, větrníků, základní agrární postupy, tvorba kompostéru a založení kompostu, výroba vánočních svícnů, pletení velikonočních pomlázek či zazimování školní zahrady, c) umění a kultura – kreslení a malba zahradních
objektů, barvení pomocí přírodních materiálů, výroba pravěkých nástrojů či postaScientia in educatione
86
6(1), 2015, p. 80–90
Četnost aktivit
80
70
60
50
40
30
20
10
0
člověk
a jeho svět
člověk
a svět práce
umění
a kultura
člověk
a zdraví
jazyk
a jazyková
komunikace
matematika
a její aplikace
informační
a komunikační
technologie
Vzdělávací oblasti
Obr. 3: Aktivity pro výuku na školní zahradě v rámci jednotlivých vzdělávacích oblastí
pohledem studentek učitelství pro první stupeň základních škol
viček z kaštanů, d) člověk a zdraví – založení bylinkové spirály, výroba jednoduchých mastiček, pohyb po pocitovém chodníčku, seznámení se základy první pomoci
či různá relaxační cvičení, e) jazyk a jazyková komunikace – vyprávění pohádky
o zahradě, popis zahrady, výuka slovní zásoby cizího jazyka či učení pojmenovávat
věci správným jménem, f) matematika a její aplikace – výuka elementárních početních operací s využitím objektů na školní zahradě a g) informační a komunikační
technologie – základní zpracování fotografií pořízených na školní zahradě. Celkem
31 respondentek (70 %) vidí v prostorách školních zahrad potenciálně vhodné prostředí pro aplikaci metod badatelsky orientovaného vyučování, zejména z hlediska
dostatečné zásobárny experimentálního materiálu, zbylých 13 (30 %) je opačného
názoru.
6
Diskuse a závěr
Při celkovém pohledu na výsledky aktuálního výzkumu můžeme konstatovat, že
pomalu dochází ke změně názoru pedagogické veřejnosti na využití školních zahrad ve výukovém prostředí prvního stupně základních škol. Školní zahrady, jak
už uvádí např. Vácha a Petr (2013) či Burešová et al. (2007), jsou v České republice využívány v rámci všech existujících vzdělávacích oblastí. Na rozdíl od situace
ve Spojených státech amerických, v Kanadě či Velké Británii jsou školní zahrady
ovšem nejvíce využívány ve vzdělávací oblasti člověk a svět práce. Američtí učitelé,
jak vyplývá z výzkumu Grahama et al. (2005), využívají školní zahrady zejména pro
výuku v oblasti přírodovědných předmětů (95 % zúčastněných škol, N = 4 194 škol),
environmentálních studií (70 %), zdravé výživy (66 %), jazyků (60 %) a matematiky (60 %). Pracovní činnosti, které bychom v České republice mohli považovat za
ekvivalent vzdělávací oblasti člověk a svět práce, se z hlediska četnosti odpovědí respondentů objevily až na následujícím místě (pro výuku pracovních činností využívá
školní zahrady pouze 46 % na výzkumu participujících škol). Zde můžeme sledovat
hlavní rozdíl mezi využíváním školní zahrady v České republice a ve státech, jako
jsou Spojené státy americké, Kanada či Velká Británie, jelikož k podobným závěrům jako Graham et al. (2005) docházejí výzkumní pracovníci v Kanadě, Německu
a Velké Británii (např. Seth, 2003; Dyment, 2005; Parsons, 2006; Cutter-Mackenzie,
2008). V České republice na tento trend, měnit školní zahrady z čistě pěstitelských
na prostory, které umožňují do výuky začlenit praktické aktivity v rozmanitých meziScientia in educatione
87
6(1), 2015, p. 80–90
oborových disciplínách, pomalu navazujeme. Postupně dochází v prostředí školních
zahrad k oslabení výuky v rámci vzdělávací oblasti člověk a svět práce na úkor
ostatních vzdělávacích oblastí, zejména pak oblastí jako člověk a jeho svět, umění
a kultura a člověk a zdraví, které zaznamenaly za posledních deset let ve vzdělávání
v prostředí školních zahrad viditelný nárůst (Vácha & Petr, 2013). Tato skutečnost
je podpořena zaváděním nových prvků do prostředí školních zahrad (např. hmyzí hotel, broukoviště, geologická stezka, biotop zahradní jezírko, biotop písčina, květnatá
louka, hřiště, hmatový chodník atd.), které tak umožňují snadnější využití těchto
prostor v ostatních vzdělávacích oblastech. Až budoucnost ukáže, zdali transformace
výuky v prostředí školních zahrad bude hodnocena jako pozitivní, či se budeme navracet zpět k posílení výuky ve vzdělávací oblasti člověk a svět práce. Určitě by ale
do budoucna nemělo dojít k úplnému potlačení výuky pěstitelských prací, jak uvádí
např. i Burešová et al. (2007).
Rozdílný názor na využívání školních zahrad můžeme nalézt v názorech učitelů
z praxe a studentek 2. ročníku učitelství pro první stupeň základních škol. Zatímco
většina učitelů (66 % dotazovaných) z praxe vidí ve školních zahradách ideální prostor pro doplnění a obohacení konvenční výuky na prvním stupni základních škol,
téměř polovina respondentek z řad studentek učitelství pro první stupeň základních
škol (44 %) by školní zahradu do výuky vůbec nezařadila. Zde se odráží skutečnost,
kdy studentky mají ještě v paměti vlastní zkušenost s výukou na školní zahradě,
která byla v minulosti orientována takřka výhradně na činnosti spadající do oblasti
člověk a svět práce a která všeobecně nepatří mezi oblíbené. Na druhé straně vymyslet aktivity pro výuku na školní zahradě nebyl pro studentky žádný problém
(viz kapitola Výsledky). To znamená, že tvůrčí potenciál pro výuku na školní zahradě v sobě mají. Úkolem současných pedagogů a pedagožek je pak pomoci budoucím učitelům a učitelkám tento existující potenciál aplikovat do praxe, ať již
prostřednictvím výuky předmětu pěstitelské práce v rámci studia na vysoké škole
nebo prostřednictvím průběžných pedagogických praxí či organizací speciálně zaměřených seminářů a workshopů. Respondenti z řad učitelů z praxe, ale i studentky
učitelství pro první stupeň, spatřují ve školních zahradách potenciálně ideální prostředí pro zavádění aktivizačních metod výuky, jako je např. badatelsky orientované
vyučování.
Závěrem můžeme konstatovat, že školní zahrady, jak vyplývá z aktuálního výzkumu, jsou na prvním stupni základních škol využívány ve výuce všech vzdělávacích oblastí, ale i v aktivitách, které s výukou přímo nesouvisejí a mají potenciál pro
aplikaci prvků badatelsky orientovaného vyučování. Do budoucna, když zohledníme
zlepšující se materiální vybavení nebo postupnou změnu názoru na využití školní zahrady, mají školní zahrady ještě daleko větší potenciál pro častější zapojení do běžné
výuky. Mohou tak v budoucnu poskytnout více příležitostí aktivně zapojit žáky do
vyučování přímo v přírodě a podporovat jejich vztah k přírodovědným předmětům
a přírodě vůbec.
Poděkování
Studie vznikla s grantovou podporou Grantové agentury Jihočeské univerzity GAJU
078/2013/S.
88
6(1), 2015, p. 80–90
Literatura
Bowers, C. A. (2000). Let them eat data: How computers affect education, cultural
diversity, and the prospects of ecological sustainability. Athens: University of Georgia
Press.
Burešová et al. (2007). Učíme se v zahradě. Kněžice: Středisko environmentální
a ekologické výchovy Chaloupky.
Castagnino, L. (2005). Gardens and grade level expectations: The link between
environmental education and standardized assessments. [Unpublished masterŽs thesis].
Providence, RI: Brown University.
Cutter-Mackenzie, A. (2008). Research Report 2: Multicultural school gardens.
Melbourne: Monash University and Gould Group.
Čížková, V. (2006). Experimentální metoda v oborových didaktikách – možnosti
a omezení. Příspěvek na konferenci Současné metodologické přístupy a strategie
pedagogického výzkumu pořádané ve dnech 5.–7. září 2006 na ZČU [cit. 2014–10–05]
Dostupné z http://www.kpg.zcu.cz/capv/HTML/127/default.htm
Dyment, J. E. (2005). The Power and Potential of School Ground Greening in the
Toronto District School Board. Toronto: Evergreen.
Evropská komise. (2007). Science Education NOW. Dostupné z
http://ec.europa.eu/research/science-society/document library/pdf 06/report-rocard-onscience-education en.pdf
Fenoughty, S. (2001). The Landscape of the School Grounds. Environmental education
Research, 68, 6–8.
Graham, H., Beall, D. L., Lussier, M., Mclaughlin, P. & Zidenberg-Cherr, S. (2005). Use
of School Gardens in Academic Instruction. Journal of Nutrition Education and
Behavior, 37(3), 147–151.
Greene, M. & Griffith, M. (2003). Feminism, philosophy, and education: Imagining
public spaces. In Blake, N., Smeyers, P., Smith, R. & Standish, P. (Eds.), The Blackwell
guide to the philosophy of education (73–92). Oxford: Blackwell.
Horká, H. (1996). Teorie a metodika ekologické výchovy. Brno: Paido.
Chmelová, Š. (2010). Pěstitelství na základní škole I. Didaktika výuky. České Budějovice:
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích.
Kiefer, J., Wiliams, D. R. & Kemple, M. (1998). Digging deeper: Integrating youth
gardens into schools & communities. Vermont: Foof Works.
Klemmer, C. D, Waliczek, T. M. & Zajicek, J. M. (2005). Growing minds: the effects of
a school gardening program on the science achievement of elementary students. Hort
technology, 15(3) 448–452.
Louv, R. (2008). Last child in the woods: Saving our children from nature-deficit
disorder. Chapel Hill, NC: Algonquin Books.
McKinsey et al. (2010). Klesající výsledky českého a základního školství: fakta a řešení.
Dostupné z http://www.arg.cz/Ok koncepce/Edu report.pdf
Morkes, F. (2007). Učíme se v zahradě. Kněžice: Středisko environmentální a ekologické
výchovy Chaloupky.
Nabhan, G. P. (1997). Cultures of habitat: on nature, culture, and story. Washington,
DC: Counterpoint.
89
6(1), 2015, p. 80–90
National Research Council. (1996). National Science Education Standards. Washington,
DC: The National Academy Press.
Papáček, M. (2010). Limity a šance badatelsky orientovaného vyučování přírodopisu
a biologie v České republice, In M. Papáček (Ed.), Didaktika biologie v České republice
2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. Sborník příspěvků semináře, 25.
a 26. března 2010 (145–162). České Budějovice: Jihočeská univerzita v Českých
Budějovicích.
Parajuli, P. & Williams, D. (2005). Learning Gardens Laboratory: Health,
multiculturalism, and avademic achievement. A report submitted to the Portland City
Council, Portland, Oregon.
Parsons, G. (2006). Heading Out. Exploring the impact of outdoor experiences on young
children. Kent: Learning through Landscapes.
PISA. (2012). Program for international Students Assessment. Dostupné z
http://www.pisa2012.cz/
Robinson, C. W. & Zajicek, J. M. (2005). Growing minds: the effects of a one-year school
garden program on six constructs of life skills of elementary school children. Hort
Technology, 15(3), 453–457.
Seth, A. (2003). The history of school garden in Germany. Environmental Education, 73,
9–10.
Skutil, M. (2011). Základy pedagogicko-psychologického výzkumu pro studenty učitelství.
Praha: Portál.
Smith, G. A. (2002). Place based education: learning to be where we are. Phi Delta
Kappan, 82(8), 584–594.
Smith, G. & Gruenevald, D. (2008). Place-based education in the global age: Local
diversity. New York, NY: Lawrence Erlbaum Associates.
Smith, L. L. & Motsenbocker, C. E. (2005). Impact of hands-on science through school
gardening in Louisiana public elementary schools. HortTechnology, 15(3), 439–443.
Sobel, D. (2004). Place-based education: Connecting classrooms and communities. Great
Barrington, MA: The Orion Society.
Škoda, J. & Doulík, P. (2009). Vývoj paradigmat přírodovědného vzdělávání.
Pedagogická orientace, 19(3), 24–44.
Vácha, Z. & Petr, J. (2013). Inquiry based education at primary school throught school
gardens. Journal of International Scientific Publications: Education Alternatives, 4,
219–230.
White Wolf Consulting, (2009). Důvody nezájmu žáků o přírodovědné a technické obory.
Dostupné z http://ipn.msmt.cz/data/uploads/portal/Duvody nezajmu zaku o PTO.pdf
Williams, D. R. & Brown, J. D. (2011). Living soil and sustainability education: linking
pedagogy with pedology. Journal of Sustainability Education, vol. 2. Dostupné z
http://www.jsedimensions.org/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/
WilliamsBrown2011.pdf
Zbyněk Vácha, [email protected]
Jihočeská univerzita, Pedagogická fakulta
Katedra biologie
Jeronýmova 10, 370 05 České Budějovice
90
6(1), 2015, p. 80–90
p. 91–122
ISSN 1804-7106
Badatelsky orientované vyučování matematice
Libuše Samková, Alena Hošpesová, Filip Roubíček, Marie Tichá
Abstrakt
Tento text je shrnutím našich dosavadních poznatků o uplatňování myšlenek badatelsky
orientovaného vyučování matematice. Po nezbytném vymezení některých pojmů v něm
představujeme, jak je chápáno badatelsky orientované vyučování matematice. Využíváme
podněty přicházející z didaktiky přírodovědných předmětů a navazujeme na související
podněty a poznatky z didaktiky matematiky. Ukazujeme, (a) jak existující didaktické
teorie a podoby školní praxe v matematickém vzdělávání korespondují s badatelsky orientovaným vyučováním; (b) co může být zdrojem matematického bádání ve škole; (c) čím
jsou charakteristické matematické úlohy, které mohou vést k badatelským aktivitám žáků.
V závěru uvádíme náměty několika úloh podněcujících badatelsky orientované vyučování
matematice.
Klíčová slova: badatelsky orientované vyučování matematice, bádání, vědecké bádání,
badatelská úloha, badatelské aktivity žáků.
Inquiry-based Mathematics Teaching
Abstract
The study summarizes current knowledge of the implementation of inquiry-based mathematics teaching. After the necessary explanation of several concepts we introduce our
understanding of inquiry-based teaching in mathematics. Our thoughts are inspired by
stimuli from science education, and based on related stimuli and findings in mathematics education. We show (a) how existing educational theories and forms of school practice
correspond to the inquiry-based mathematics teaching; (b) what can be a source of mathematical inquiry in school; (c) what are the characteristic mathematical tasks that may lead
to inquiry activities of pupils. At the end, we propose several tasks suitable for stimulating
inquiry-based mathematics teaching.
Key words: inquiry-based mathematics teaching, inquiry, scientific inquiry, inquiry-stimulating task, inquiry activities of pupils.
91
Inquiry-based mathematics education refers to a student-centered paradigm of teaching mathematics and science, in which students are invited
to work in ways similar to how mathematicians and scientists work.
Encyclopedia of Mathematics Education (Dorier & Maaß, 2014: s. 300)
Badatelsky orientované vyučování (BOV) je v poslední době často diskutovanou možností, jak obohatit vzdělávání v přírodovědných předmětech a matematice.
Předpokládá se, že zvýší zájem žáků o přírodovědné předměty a zkvalitní jejich
učení. Myšlenky, na kterých je BOV vystavěno, lze vysledovat v odborné literatuře.
V procesu jejich současného uplatňování jsou však často zjednodušovány, aby byly
snadno sdělitelné, a jejich návaznost na dosavadní výsledky tak nebývá čitelná.
Tento text je míněn jako souhrn našich dosavadních zjištění o původu a zdrojích
myšlenek badatelsky orientovaného vyučování matematice (BOVM) u nás i ve světě,
který směřuje k odpovědím na následující otázky:
Jak je chápáno BOVM a jaké podněty pro matematiku přineslo uplatňování
BOV v přírodovědných předmětech?
Jak existující didaktické teorie a podoby školní praxe v matematickém vzdělávání korespondují s BOVM?
Jak lze vytvořit vhodné prostředí pro BOVM, neboli čím jsou charakteristické
matematické úlohy, které mohou vést k badatelským aktivitám žáků?
V závěrečné části textu uvádíme náměty 20 matematických úloh podněcujících
bádání.
Východiskem našich úvah se stala přehledová studie (Artigue & Blomhøj, 2013).
1
Úvodní poznámky k terminologii
Vztah českého vzdělávacího prostředí a BOVM je negativně zatížen některými nejasnostmi v terminologii. Tyto nejasnosti jsou ponejvíce způsobeny souhrou následujících faktorů: (i) většina volně dostupných (zpravidla internetových) materiálů
o BOV je v angličtině; (ii) česká terminologie související s BOV není zcela v souladu
s anglickou; (iii) terminologie související s BOVM neodpovídá zcela terminologii
BOV v ostatních předmětech. Navíc prostřednictvím BOVM nepřímo vstupuje do
vyučovacího procesu matematika na odborné (vědecké) úrovni, a tak dalším neopominutelným faktorem jsou případné nesrovnalosti v terminologii odborně matematické a didaktické. Považujeme tedy za velmi důležité hned v úvodu našeho příspěvku
vymezit používané pojmy tak, aby se čtenář správně orientoval nejen v českém, ale
případně i v anglickém prostředí BOV, a mohl mezi těmito prostředími plynule přecházet.
Termín badatelsky orientované vyučování je překladem termínu inquiry-based
teaching. Klíčovou aktivitou badatelsky orientovaného vyučování je inquiry, což je
v tomto kontextu překládáno jako bádání.
V anglických textech o BOV se velice často vyskytuje slovo science, a to jako
substantivum nebo adjektivum. Substantivum science má v angličtině 3 různé významy, všechny související s BOV: (i) věda jako disciplína; (ii) věda jako odborná
znalost; (iii) ve školním prostředí je science označením pro skupinu předmětů zahrnující biologii, fyziku a chemii, a to na všech stupních škol, včetně propedeutik. Za
nejvhodnější překlad významu (iii) považujeme termín přírodovědné předměty (srov.
Mareš & Gavora, 1999: s. 152).
92
6(1), 2015, p. 91–122
Se substantivem science souvisejí dvě adjektiva: adjektivum scientific patří k významům (i), (ii) a překládá se jako vědecký, adjektivum science patří k významu (iii)
a překládá se jako přírodovědný. Termín scientific inquiry tak odkazuje na bádání
z pohledu vědy, přeložit ho můžeme jako vědecké bádání. Termín science inquiry
odkazuje na bádání v rámci přírodovědných předmětů, překládáme ho jako přírodovědné bádání. Slovo science se v textech může objevovat vícekrát za sebou v různých
významech, jako například v hesle nature of science in science education, které se
přeloží jako povaha vědy v přírodovědném vzdělávání.
Další terminologické nesrovnalosti souvisejí s anglickými termíny problem a problem solving. V anglicky psané literatuře se zpravidla užívá termín problem, někdy
task, ale v učebnicích se lze setkat i s (routine) exercise. U nás se zpravidla užívá
termín úloha (v poslední době problém) a velmi často (zvláště ve školské praxi)
příklad.
Na tomto místě připomeňme myšlenku J. Vyšína, který k označením problém,
úloha, cvičení a příklad podal tento výklad:
Slovo „cvičení má v naší didaktice jasný význam: je to úloha, která
slouží obvykle k procvičování probraných stereotypů, algoritmů, početních i grafických postupů, vzorců apod. Mezi názvy „úloha a „problém
se zpravidla nedělá valný rozdíl. Úlohou budeme rozumět zadání situace
dosud typově neřešené, kde vystačíme v podstatě s poznatky a aparátem
známým. U problému budeme vždy předpokládat větší podíl řešitelovy
tvořivosti a vynalézavosti. Je zřejmé, že přesnou hranici nelze vést, že
však také úloha, která je pro řešitele s nižší matematickou úrovní problémem, je pro školenějšího řešitele prostě cvičením.
Ještě několik slov o názvu „příklad. Budeme jím rozumět zpravidla
„vzorový příklad, tj. text úlohy doplněný jedním nebo více řešeními.
(Vyšín, 1962: s. 7)
Úlohy a problémy poskytují půdu pro badatelsky orientované vyučování. Podle
Kuřiny (2011) matematickou úlohou rozumíme jakoukoli výzvu k matematické činnosti zaměřené na dosažení určitého cíle; mluvíme o řešení úlohy.
Ještě je tu otázka, jak rozumět slovu úkol. To se vyskytuje často ve smyslu pokynu
k vytvoření, vypracování něčeho, například v souvislosti s pokynem „vytvořit úlohu
jsme mluvili o zadání úkolu.
Různé teoretické rámce vymezují rozdílně také pojem otevřená úloha, v tomto
příspěvku jej budeme užívat ve smyslu tzv. otevřeného přístupu k výuce matematiky
(open approach; Nohda, 2000; Pehkonen, 1995). V tomto pojetí se otevřenou úlohou
rozumí každá úloha, jejíž výchozí nebo cílová situace je otevřená, tj. není přesně
určená (přesně vysvětlená).1 Tyto úlohy jsou podle Nohdy (2000) trojího typu: úlohy
s otevřeným postupem řešení (existuje více správných způsobů, jak úlohu vyřešit),
úlohy s otevřeným koncem (existuje více správných odpovědí) a úlohy, u kterých
existuje více možností, jak úlohu dále rozvíjet. Jednotlivé typy otevřených úloh se
prolínají, jedna a tatáž úloha může náležet k více typům zároveň.
Poslední terminologická poznámka se týká vymezení pojmů model a matematický
model. Termín model má široký význam, obecně se jedná o „systém prvků, operací,
1
Tento přístup se odlišuje od chápání pojmu otevřená úloha ve smyslu „problém s tvorbou
odpovědí (Zhouf, 2010: s. 28) jako protikladu k pojmu uzavřená úloha.
93
6(1), 2015, p. 91–122
vztahů a pravidel, které je možné použít k popisu, vysvětlení nebo předvídání nějakého jiného známého systému (Doerr & English, 2003: s. 112; srov. Kuřina, 1978:
s. 642–6432 ). Modelováním se rozumí proces tvorby a užití modelu.
V matematickém vzdělávání má modelování mnoho podob, např. Kaiserová a Sriraman (2006) rozlišují aktuálně 7 různých přístupů k modelování – realistický, kontextuální, didaktický, konceptuální, sociálně-kritický, epistemologický a kognitivní.3
V českém vzdělávacím prostředí se nejčastěji setkáme s pojmem model v kontextu
poznávacího procesu (např. Hejný & Kuřina, 2009: s. 128). Ve výše uvedené klasifikaci se jedná o kombinaci didaktického a konceptuálního přístupu:
V poznávacím procesu člověk obvykle porozumí několika konkrétním příkladům, všímá si, co mají společného, a dochází tak k obecnějším a abstraktnějším poznatkům. Jádrem poznávacího procesu jsou dva mentální
zdvihy: první vede od izolovaných modelů k univerzálním a druhý od univerzálních modelů k abstraktní znalosti. Model chápeme jako metodologický prostředek k tomu, abychom se „vyznali v situaci. Soustředíme-li
své úsilí při studiu problému na určitou jeho stránku, organizujeme své
zkušenosti přirozeně tak, abychom ji co nejlépe poznali, vytváříme oddělené pohledy na problém, které vedou k izolovaným modelům studovaných jevů. Univerzální model má obecnější charakter než libovolný izolovaný model. Izolovaný model má charakter ukázky, univerzální model
představuje obecný návod, algoritmus, vzorec, graf. Univerzální model je
takový popis situace ve vhodném jazyku, který umožňuje předpovídání.
(Hejný & Kuřina, 2009: s. 128, 131–132)
Termín matematický model se ve vyučování matematice v českém prostředí vztahuje zpravidla k aplikačnímu kontextu; je prostředkem pro odhalování matematických struktur v jevech, které obecně nejsou matematické, vycházejí např. z fyziky,
techniky, biologie, sociologie, ekonomie apod. (podrobněji v 4.4).
Základní koncept modelu a matematického modelu je tedy stejný, oba jsou prostředkem pro odhalování matematických struktur. Liší se však polem působnosti:
zatímco ve vyučování jsou modely používány za účelem ujasnění, uchopení matematické struktury/matematického pojmu (představa o pojmu se utváří na základě jeho
různých reprezentací), matematický model zprostředkovává odhalení matematických
struktur v realitě mimo matematické prostředí.
2
„Vědecké poznání lze charakterizovat jako proces, jehož prostřednictvím získává člověk znalosti
o objektivní realitě. Jestliže se podaří popsat část skutečnosti v jistém jazyku natolik výstižně, že
lze jen z tohoto popisu zjišťovat některé poznatky, které nebyly bezprostředně patrné při zkoumání reality, má takovýto popis význam pro růst našeho poznání a budeme ho nazývat modelem
uvažované části skutečnosti. Model je tedy takový popis objektivní reality v jistém jazyku, který
umožňuje předpovídání.
3
Hlavní cíle jednotlivých přístupů: realistický přístup – čistě praktické cíle; kontextuální – cíle
obsahové a psychologické; didaktický – cíle pedagogické a obsahové, zaměřen na strukturu procesů
učení; konceptuální – cíle pedagogické a obsahové, zaměřen na představování konceptů a jejich rozvoj; sociálně-kritický – cíle pedagogické, např. kritické chápání okolního světa; epistemologický –
cíle teoretické, zaměřen na teoretické rámce a jejich rozvoj; kognitivní – cíle výzkumné a psychologické, např. analýza kognitivních procesů probíhajících během modelování (metapřístup). (Kaiser
& Sriraman, 2006: s. 304)
94
6(1), 2015, p. 91–122
2
Implementace BOV ve vzdělávání
Ve větší míře se s termínem BOV v ČR setkáváme až v posledních pěti letech; ještě
v roce 2010 konstatoval Papáček, že:
I když např. Janoušková, Novák a Maršák (2008) se tímto vzdělávacím
směrem ve svém článku zabývají, didaktika přírodopisu, resp. biologie
a geologie v Čechách termíny „inquiry nebo „badatelsky orientované
vyučování zatím plošněji neužívá. (Papáček, 2010: s. 41)
Do českého vzdělávacího prostředí pronikl termín BOV hlavně prostřednictvím
mezinárodních projektů zaměřených na badatelsky orientované vzdělávání financovaných ze Sedmého rámcového evropského výzkumného programu. Zaměření projektů reflektovalo celosvětový trend; nejprve se objevily BOV projekty pro přírodovědné předměty (P) a teprve poté projekty kombinující přírodovědné předměty
a matematiku (P + M):
S-TEAM (2009–2011), s-teamproject.eu, P, český partner: PF JU;
ESTABLISH (2010–2014), www.establish-fp7.eu, P, český partner: MFF UK;
PROFILES (2011–2014), www.profiles-project.eu, P, český partner: PedF MU;
PRI-SCI-NET (2011–2014), www.prisci.net, P, český partner: PF UJEP;
FIBONACCI (2010–2013, v ČR od září 2011), www.fibonacci-project.eu,
P + M, český partner: PF JU;
ASSIST-ME (2013–2016), assistme.ku.dk, P + M, český partner: PF JU;
MaSciL (2013–2016), www.mascil-project.eu, P + M, český partner: PřF UHK.
Tyto projekty hlavně reagovaly na publikaci National Science Education Standards (NRC, 1996), která přímo vyzývala k takové výchově žáků a studentů, aby
věděli, co je to vědecké bádání, a aby sami vědecké bádání prováděli. Tato publikace
rozlišuje vědecké bádání a bádání:
Vědecké bádání se vztahuje k různým způsobům, kterými vědci studují
svět a nabízejí vysvětlení založená na důkazech získaných při jejich práci.
Bádání zahrnuje činnosti žáků, při kterých rozvíjejí své znalosti a porozumění vědeckým myšlenkám:
• pozorování;
• kladení otázek;
• vyhledávání informací v knihách a dalších zdrojích (aby zjistili, co
je již známo);
• plánování výzkumu, navrhování postupů zkoumání;
• přezkoumávání toho, co je již známo, na základě experimentálních
výsledků;
• využívání nástrojů pro sběr, analýzu a interpretaci dat;
• formulování odpovědí, vysvětlení a předpovědí;
• sdělování závěrů.
95
6(1), 2015, p. 91–122
Bádání vyžaduje identifikaci předpokladů, využití kritického a logického
myšlení, zvažování alternativních vysvětlení. (NRC, 1996: s. 234 , vlastní
překlad)
Za základ badatelsky orientovaného vyučování je považováno pochopení povahy
vědy. Podle Ledermana et al. (2002) a Schwartzové, Ledermana a Crawfordové (2004)
patří k pochopení povahy vědy uvědomení si skutečnosti, že vědecké poznatky jsou:
• provizorní (kdykoliv je mohou změnit nová pozorování nebo nové interpretace
předchozích pozorování);
• empirické (založené na zkušenostech a pozorováních, přičemž tato pozorování
jsou často zprostředkována přístroji a jejich funkčností také limitována);
• kreativní (jsou vytvořeny kombinací lidské představivosti a logického uvažování);
• subjektivní (formování vědeckých poznatků je ovlivňováno a řízeno aktuálně
akceptovanými vědeckými teoriemi a zákony – na nich záleží výběr otázek,
směr výzkumu a způsob interpretace dat; je také ovlivňováno osobou vědce,
jeho pracovními návyky, předchozími zkušenostmi);
• sociokulturní (způsob provedení výzkumu, interpretace, přijetí a využití jeho
výsledků závisí na společnosti a kultuře, ve kterých je výzkum prováděn);
a že ve vědě neexistuje žádný univerzální postup – vědecká metoda, která by spolehlivě vedla k získání nových vědeckých poznatků.
Schwartzová, Lederman a Crawfordová dále uvádějí, že vědecké poznatky mohou
být ve formě:
• zákonů (popisu vztahů mezi přírodními jevy);
• teorií (vysvětlení přírodních jevů, vztahů mezi nimi a jejich mechanizmů);
• hypotéz (pokud je potvrdí další výzkum, mohou z nich vzniknout zákony nebo
teorie);
a že je nutné tyto formy důsledně rozlišovat.
Bádání jako imitace vědeckého bádání může mít buď praktický, nebo teoretický
základ, neboť některé vědecké výzkumy jsou určeny praktickým problémem, který je
třeba vyřešit, zatímco jiné jsou určeny intuicí nebo zajímavými teoretickými souvislostmi (tj. cestou, která je vidět). Zvláště v oblasti odborné matematiky nalezneme
mnoho vědeckých výzkumů, které jsou čistě teoretické. K praktickému využití jejich
výsledků dochází s časovým odstupem, někdy i o mnoho let či desetiletí později.
Jak poukazuje Arnold (2000: s. 403), tak zkušenosti z minulých století ukazují,
že matematika se nerozvíjí díky technickému pokroku (přestože snahám o přispění
k technickému pokroku, tedy k praktickému využití, je věnována většina času a úsilí
matematiků), ale spíše díky objevům neočekávaných vztahů mezi různými oblastmi
4
V původním znění: „Scientific inquiry refers to the diverse ways in which scientists study the
natural world and propose explanations based on the evidence derived from their work. Inquiry
also refers to the activities of students in which they develop knowledge and understanding of
scientific ideas, as well as an understanding of how scientists study the natural world. Inquiry is
a multifaceted activity that involves making observations; posing questions; examining books and
other sources of information to see what is already known; planning investigations; reviewing what
is already known in light of experimental evidence; using tools to gather, analyze, and interpret
data; proposing answers, explanations, and predictions; and communicating the results. Inquiry
requires identification of assumptions, use of critical and logical thinking, and consideration of
alternative explanations.
96
6(1), 2015, p. 91–122
matematiky (které však byly objeveny právě díky neúspěšným snahám o technický
pokrok).
Implementaci aspektů souvisejících s povahou vědy do přírodovědného vzdělávání se rozsáhleji věnuje kniha (McComas, 1998). Pochopení povahy vědy pomáhá
výuka orientovaná na:
• pozorování a jeho různé interpretace;
• řešení problémů, jejichž vstupní informace mohou být nekompletní a mají nejasnou důležitost;
• řešení problémů, které mají nejasný počet nejasně klasifikovatelných řešení
(nedá se jednoznačně určit, které řešení je správné, nejlepší apod.).
Schematicky lze BOV znázornit jako průnik čtyř charakteristik: záměrů kurikula,
žákovských a učitelových aktivit specifických pro takto zaměřenou výuku a kultury
vyučování (viz obr. 1).
Obr. 1: Charakteristiky badatelsky orientované výuky; inspirováno (Dorier & Maaß,
2014: s. 302)
Není překvapivé, že role žáka a učitele se v tomto pojetí výuky oproti transmisivnímu přístupu5 výrazně mění. Požadujeme-li, aby žák pozoroval, hledal aktivně
5
Transmisivní vyučování: „Ve stručnosti jde o vyučování zaměřené na výkon žáka spíše než na
rozvoj jeho osobnosti. Učitel se v transmisivně vedené výuce snaží předat žákům a studentům již
hotové znalosti v dobré víře, že toto je nejlehčí a nejrychlejší cesta k poznání. Žák je viděn v roli
pasivního příjemce a ukladatele vědomostí do paměti, aniž by se kladl důraz na jejich vzájemné
propojení. (Stehlíková, 2004: s. 19)
97
6(1), 2015, p. 91–122
informace, dedukoval, vytvářel a diskutoval o hypotézách, ověřoval je apod., učitel musí pro tyto činnosti vytvořit vhodné prostředí. Jeho úkolem je spíše vytvářet
prostředí podněcující spolupráci, koučovat/vést žáky, podporovat je při hledání neznámé metody řešení a klást otázky (Proč?, Jak byste to vysvětlili?, Je to opravdu
tak?, Znáte nějaký podobný problém/úlohu?, Jakou zajímavou otázku ještě můžeme
položit? apod.). Učitel působí proaktivně, podporuje úsilí žáků, hodnotí přínos žáků
(včetně chyb, kterých se dopustili) a posouvá je v učení pomocí jejich vlastních
zjištění a interpretací.
Revidovaná verze National Science Educational Standards (NRC, 2000) se problematice bádání věnuje podrobněji a rozlišuje dva typy bádání – plné a částečné –
podle toho, jakou měrou jsou do něj žáci zapojeni. Některé studie jsou ještě důkladnější a rozlišují více úrovní bádání (například Fradd et al., 2001), viz tab. 1.
Tab. 1: Úrovně bádání dle rozdělení badatelských aktivit mezi učitele (U) a žáky (Ž)
Úroveň Kladení Plánování Realizace Analýza Vyvozování Přednesení Uplatnění
bádání otázek
postupů
plánů
dat
závěrů
zprávy
poznatků
0
U
U
U
U
U
U
U
1
U
U
U/Ž
U
U
Ž
U
2
U
U
Ž
U/Ž
U/Ž
Ž
U
3
U
U/Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
4
U/Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
5
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Ž
Stuchlíková (2010: s. 132) uvádí podle (Eastwell, 2009) také několik úrovní bádání:
• potvrzující bádání – otázka i postup jsou žákům poskytnuty, výsledky jsou
známy, jde o to je vlastní praxí ověřit;
• strukturované bádání – otázku i možný postup sděluje učitel, žáci na tomto
základě formulují vysvětlení studovaného jevu;
• nasměrované bádání – učitel dává výzkumnou otázku, žáci vytvářejí metodický
postup a realizují jej;
• otevřené bádání – žáci si sami kladou otázku, promýšlejí postup, provádějí
výzkum a formulují výsledky.
3
BOV v matematickém vzdělávání
Na úvod tohoto oddílu bychom rádi upozornili, že zde uváděné charakteristiky
BOVM jsou platné výhradně v evropském kontextu. Mimo Evropu je vztah bádání
a matematického vzdělávání mnohdy chápán jinak, podrobný rozbor však přesahuje
záměry tohoto článku.6
V matematickém vzdělávání očekáváme, že BOV přispěje nejen k formování badatelských návyků, ale především ke zlepšení porozumění matematickým pojmům
a postupům. BOV tedy chápeme jako cestu i jako cíl matematického vzdělávání.
Takové porozumění je předpokladem pro získání znalostí „použitelných v různých
6
Například v severoamerickém kontextu se bádání vztahuje výhradně k přírodovědným předmětům (Schoenfeld & Kilpatrick, 2013).
98
6(1), 2015, p. 91–122
kontextech i mimo běžné školní prostředí. Tento požadavek se odvíjí od faktu, že matematika se využívá v různých společensko-vědních oborech, a tím vstupuje téměř
do všech oblastí lidské činnosti. Mnoho každodenních záležitostí může být uchopeno prostřednictvím matematiky kombinované s přírodovědnými předměty nebo
se „zdravým rozumem a tyto záležitosti jsou bohatým zdrojem pro badatelsky orientované aktivity zejména na prvním a druhém stupni základní školy. Nelze opomenout ani matematické objekty jako takové (čísla, proměnné, geometrické tvary aj.),
které jsou základním zdrojem matematického bádání – i takové bádání by mohlo
a mělo být zařazováno do školní matematiky.
V souvislosti s BOVM se také zdůrazňuje význam vytvoření přesnější představy
o matematice jako lidské aktivitě, chápání matematiky jako základní součásti kulturního dědictví a ocenění klíčové role, kterou hrála a hraje v rozvoji společnosti.
Badatelsky orientované vyučování matematice odkazuje na vzdělávání,
které studentům a žákům neprezentuje matematiku jako hotovou strukturu určenou k osvojení. Spíše jim nabízí příležitost zažít:
• jak se tvoří matematické znalosti prostřednictvím osobních i kolektivních pokusů odpovědět na otázky objevující se v různých sférách
lidské činnosti, od pozorování přírody až po matematiku jako takovou;
• jak mohou matematické pojmy a struktury vzniknout z výsledných
konstrukcí a být dále využívány k zodpovězení nových a náročných
problémů. (Artigue et al., 2011: s. 87 , vlastní překlad)
Z předchozího pak vyplývá vymezení BOVM:
Podobně jako bádání v přírodovědných předmětech, také bádání v matematice začíná otázkou nebo problémem, přičemž odpovědi hledáme
pozorováním a zkoumáním; realizujeme mentální, skutečné nebo virtuální experimenty; hledáme další, již dříve řešené a vyřešené zajímavé
otázky a problémy, které jsou podobné těm našim; používáme a přizpůsobujeme, je-li to potřeba, známé matematické techniky. Proces bádání
je veden nebo vede k hypotetickým odpovědím – domněnkám, které je
potřeba ověřit. (Artigue & Baptist, 2012: s. 48 , vlastní překlad)
7
V původním znění: „Inquiry-based mathematics education refers to an education which does
not present mathematics to pupils and students as a ready-built structure to appropriate. Rather
it offers them the opportunity to experience:
– how mathematical knowledge is developed through personal and collective attempts at answering questions emerging in a diversity of fields, from observation of nature as well as the
mathematics field itself, and,
– how mathematical concepts and structures can emerge from the organisation of the resulting
constructions, and then be exploited for answering new and challenging problems.
8
V původním znění: „Like scientific inquiry, mathematical inquiry starts from a question or
a problem, and answers are sought through observation and exploration; mental, material or virtual
experiments are conducted; connections are made to questions offering interesting similarities with
the one in hand and already answered; known mathematical techniques are brought into play and
adapted when necessary. This inquiry process is led by, or leads to, hypothetical answers — often
called conjectures — that are subject to validation.
99
6(1), 2015, p. 91–122
Jako základní znaky výuky zaměřené na bádání jsou představovány:
• úlohy a otázky, které mohou být různě interpretovány, mají více způsobů řešení,
více správných odpovědí;
• objevování a znovuobjevování (jako doplněk k deduktivnímu přístupu);
• učení se z chyb (hlavně vlastních, ale i cizích; chyba je chápána jako nedílná
součást učebního procesu);9
• zajištění dostatečně husté sítě základních znalostí (na nichž by bylo možné dále
stavět);
• kumulativní styl učení (propojování nových poznatků s dříve nabytými znalostmi);
• propojení matematiky s jinými obory (i nevšedními, např. českým jazykem či
dějepisem);
• podpora kooperativního i autonomního učení. (srov. Artigue & Baptist, 2012:
s. 13–14)
Zdrojem matematického bádání při výuce mohou být:
• přírodní jevy (Jak a proč se mění stín předmětu osvětleného sluncem?);
• technické problémy (Jak změřit objekt, který je nedostupný?);
• každodenní problémy (Který telefonní tarif je pro mě nejvhodnější?);
• lidské vynálezy (Jak funguje GPS?);
• umění (Které symetrie jsou v architektonickém nebo uměleckém díle?);
• a samozřejmě matematické objekty (Mám-li dva trojúhelníky stejného obsahu,
mohu jeden rozstříhat a poskládat z něj druhý?). (srov. Artigue & Baptist,
2012: s. 5)
K vytvoření správné představy o povaze vědy je možné podobně jako v přírodovědných předmětech využít řešení otevřených problémů a diskuse nad pozorováními
a jejich různými interpretacemi. Kniha (McComas, 1998) je sice primárně určena
pro přírodovědné vzdělávání, ale mnoho podnětů zde uvedených je univerzálních,
využitelných pro vytvoření představy o povaze vědy v libovolném vědeckém oboru.
Doporučujeme zejména kapitolu (Lederman & Abd-El-Khalick, 1998), aktivity Ošemetné stopy (s. 85–91) a Děrovaný obrázek (s. 91–95).
4
BOVM v didaktice matematiky
Základní myšlenky BOV je možné najít v dílech Johna Deweye (zejména Dewey,
1938). Nicméně první náznaky je možné hledat i u jeho předchůdců, z nichž jmenujme alespoň Humboldta, Pestalozziho a Fröbela, kteří hledali cesty, jak zakládat
vědomosti na myšlení, experimentování a reflexi, jak stimulovat zájem žáků o učení
a kultivovat jejich autonomii. Ještě hlouběji z minulosti je možné připomenout řeckého filozofa Sokrata a jeho dialogickou metodu tázání.
Jak již bylo řečeno, teoretický základ badatelsky orientovaného vyučování bývá
zpravidla spojován s myšlenkami amerického filozofa a pedagoga Johna Deweye. Pro
Deweye je bádání základem jak pro objevování nového, tak i pro učení již objeveného.
Vymezuje bádání jako
9
V českém prostředí se chybě jako edukační strategii věnuje Hejný (2004).
100
6(1), 2015, p. 91–122
kontrolovanou nebo řízenou transformaci neurčité situace v situaci, která
je určitá do té míry, nakolik to vyžaduje zařazení prvků původní situace do nějakého jednotného celku. (Dewey, 1938: s. 104–10510 , vlastní
překlad)
V navazujícím textu pak toto vymezení objasňuje:
Ta počáteční neurčitá situace není pouze „otevřená bádání, ale je také
otevřená v tom smyslu, že její součásti nedrží pohromadě.
Neurčité situace mohou být charakterizovány různými pojmenováními.
Jsou znepokojivé, svízelné, nejednoznačné, popletené, plné protichůdných tendencí, mlhavé, apod. (Dewey, 1938: s. 10511 , vlastní překlad)
Proces bádání se vyvíjí jako souhra známého a neznámého v situacích, kdy se
jednotlivec nebo skupina jednotlivců potýkají s nějakou výzvou. Je potřeba, aby situace obsahovala neznámé vnímané jako podnětné nebo zajímavé; přičemž bádání je
možné, pouze pokud k této neznámé části můžeme přistupovat prostřednictvím věcí
již známých, protože pouze fakta a souvislosti mohou vést k domněnkám a úsudkům.
Dewey vidí učení jako adaptivní proces, při kterém je zkušenost hnacím motorem
pro vytváření spojení mezi pocity a myšlenkami, prostřednictvím kontrolovaného
a reflexivního procesu nazvaného reflexivní bádání (reflective inquiry; Dewey, 1938).
To znamená, že jde o interakce mezi individuem a jeho okolím: bádání není chápáno
jako vědecká aktivita, ale spíše jako vyrovnávání se s každodenními požadavky.
Artigue a Blomhøj (2013) vyhodnocují Deweyův přínos jako podstatný a zejména
zdůrazňují, že bádání je procesem, který je určen objektem nebo problémem, který
je zkoumán, ať se týká každodenního života, praxe nebo „vědeckých aktivit. Tento
proces zahrnuje indukci a dedukci a je přirozeně reflexivní, neliší se podstatně v různých kontextech a rozvíjí způsoby učení. Znalosti a zkušenosti, které v činnosti
používáme a získáme, jsou efektivní a přenositelné do jiných situací a kontextů.
Za téměř století, které uběhlo od uveřejnění Deweyovy knihy, si myšlenka vyučování založeného na bádání postupně našla cestu do přírodovědného vzdělávání,
a to jako součást učení objevováním, aktivizujících metod učení, projektové metody
apod., a ovlivnila i matematické vzdělávání. Vznikly různé teoretické rámce, které
se odvolávají na Deweyovy myšlenky (podrobně v Artigue & Blomhøj, 2013). V českém kontextu mají vliv zejména: učení řešením úloh a problémů, teorie didaktických
situací, realistické matematické vzdělávání, matematické modelování, uchopování
situací, tvoření úloh (problem posing), projektové metody, podnětná výuková prostředí a budování schémat, konstruktivistické přístupy k vyučování. Podle našeho
soudu BOVM tyto teoretické rámce zastřešuje. BOVM má určité charakteristiky
(viz obr. 1), které jednotlivé rámce různě intenzivně využívají.
V dalším textu jsou podrobněji zmíněny některé jejich charakteristiky a souvislosti s BOVM.
10
V původním znění: „. . . the controlled or directed transformation of an indeterminate situation
into one that is so determinate in its constituent distinctions and relations as to convert the elements
of the original situation into a unified whole.
11
V původním znění: „The original indeterminate situation is not only “open” to inquiry, but
it is open in the sense that its constituents do not hang together. A variety of names serves to
characterize indeterminate situations. They are disturbed, troubled, ambiguous, confused, full of
conflicting tendencies, obscure, etc.
101
6(1), 2015, p. 91–122
4.1
Učení řešením úloh a problémů
Učení řešením úloh a problémů vychází zejména z Polyových prací (1945, 1962).
S BOVM se částečně překrývá; v některých evropských projektech se dokonce vymezení BOVM na řešení problémů redukuje (např. projekt ASSIST-ME).
Souvislost obou přístupů je zjevná: žáci čelící nerutinním úlohám a problémům
musejí rozvíjet své vlastní strategie a techniky, během jejich řešení provádějí činnosti,
které jsou podobné činnostem prováděným při bádání. Nehraje roli, zda úlohy a problémy vycházejí přímo z matematického obsahu nebo matematiku při svém řešení
využívají. Rozvoj schopnosti řešit problémy je často považován za cíl sám o sobě,
nemusí nutně souviset s výukou specifických pojmů a technik, důraz je kladen na
metakognici a heuristiku. Cai (2010) shrnuje, že při výuce matematiky realizované
prostřednictvím řešení úloh a problémů začíná výuka zkoumáním problémů, které
by mohly umožnit žákům naučit se a pochopit důležité aspekty nějakého matematického pojmu. Problémy bývají otevřené, mají více správných postupů řešení, více
správných odpovědí. Žáci řeší problém individuálně, s větší či menší mírou individuální pomoci učitele (učitel funguje jako facilitátor, prostřednictvím návodných otázek směruje žákovu aktivitu). Poté probíhá široká diskuse nad jednotlivými postupy
a výsledky, která žákům odhaluje alternativní přístupy a umožňuje jim vyjasnit si
své myšlenky. Na závěr učitel stručně shrne situaci a vede žáky k pochopení klíčových aspektů pojmu založeného na daném problému a jeho vícečetném řešení. Výuka
pak pokračuje postupným osamostatňováním žáků při řešení dalších problémů.
Z výše uvedené charakteristiky je vidět, že pedagogický přístup k bádání a k řešení problémů i výzkum těchto oblastí se překrývají a my můžeme výsledky výzkumu
z oblasti řešení problémů využívat v BOVM. Jak vyplývá z Schoenfeldova (1992)
shrnutí, výzkum v oblasti řešení problémů se především zajímá o identifikaci a rozvoj
schopností a myšlenkových návyků, které umožní žákům stát se úspěšnými řešiteli
problémů, schopnými efektivně čelit nerutinním a náročným problémům.
V klasifikaci uvedené v tab. 1 bychom takovou výuku nejprve zařadili do úrovně
1 nebo 2, s postupujícím osamostatňováním žáků je možno dosáhnout až úrovně 5.
Poznamenejme, že u nás byly na toto téma vydány knihy (Vyšín, 1972; Kuřina,
1976). Z novějších publikací uveďme Kuřinův článek (2005), který se významu učení
řešením problémů věnuje v zajímavých souvislostech.
4.2
Teorie didaktických situací (TDS)
V teorii didaktických situací (Brousseau, 1997, česky 2012) je centrálním pojmem
didaktická situace. Ta je definována jako systém, ve kterém probíhá interakce mezi
žákem/skupinou žáků, učitelem a matematickou znalostí. Specifickým typem této
situace je a-didaktická situace (viz obr. 2), v níž učitel umožní, aby žáci získali novou
vědomost ve vyučování bez jeho explicitní intervence. Situace je navozena řešením
úloh, které jsou pod kontrolou učitele. Devoluce znamená, že žáci mají úlohy vzít za
vlastní, přijmout odpovědnost za jejich řešení. Není pochyb o tom, že si žák zvyká
na samostatné objevování, badatelské aktivity ale nejsou primárně cílem.
Na rozdíl od učení řešením úloh a problémů, kde žáci nejprve pracují individuálně
a až poté diskutují nad svými výtvory, v teorii didaktických situací se předpokládá,
že žáci budou diskutovat již od samého počátku řešení a nová matematická znalost
jimi bude kolektivně vystavěna během diskuse. Matematická znalost se objevuje
jako optimální řešení úlohy v interakci s vhodným prostředím, od žáků se očekává,
že ji budou vytvářet kolektivně, úpravami, příp. i odmítnutím jejich vlastních půScientia in educatione
102
6(1), 2015, p. 91–122
Obr. 2: Teorie didaktických situací; upraveno podle (Novotná & Hošpesová, 2013)
vodních strategií. V ideálním případě učitel pouze iniciuje a usměrňuje diskusi, na
úrovni poznatků do diskuse vůbec nezasahuje a na závěr diskuse institucionalizuje
její výsledky.
Z pohledu klasifikace uvedené v tab. 1 patří aktivity se samostatnou diskusí žáků
až do nejvyšších dvou úrovní (4 a 5), tuto obtížnost zpočátku vyvážíme výběrem
méně náročného tématu k diskusi.
U nás se didaktickým situacím v matematice věnuje skupina kolem Novotné
(Novotná et al., 2006; Nováková, 2013).
4.3
Realistické matematické vzdělávání
Realistické matematické vzdělávání (RMV) odkazuje na vyučování, během kterého
je matematika součástí žákovy reality, ať už skutečné nebo uměle vytvořené. Situace
odehrávající se v této realitě mohou být brány z každodenního života stejně jako
z čistě matematického prostředí, neboť matematické objekty se postupně stávají
součástí žákovy reality. Klíčovým principem RMV je řízené objevování a znovuobjevování (Freudenthal, 1973, 1991), při němž si žáci vytvářejí vlastní „matematiku
a postupně z neformálních strategií řešení úloh přecházejí k formalizovanějším metodám.
Hlavní činností při RMV je matematizace. Treffers (1987) rozlišuje matematizaci
horizontální a vertikální: horizontální matematizace odkazuje na transformaci každodenních problémů do řeči matematiky, zatímco vertikální matematizace se týká
transformací v rámci matematického systému.
U nás se řízeným objevováním a znovuobjevováním zabýval Vyšín (1976). Poukázal na znovuobjevování jako součást tzv. genetického stylu vyučování. Zabýval se
i psychologickou složkou tohoto stylu výuky:
Naprostá většina mladých lidí netouží po „matematice pro labužníky,
jejíž těžiště je např. v elegantních důkazech, v logické stavbě, ale touží
dovědět se něco nového, netriviálního, dostat do rukou účinný aparát,
kterým mohou rozřešit zajímavé problémy. Tuto touhu může genetické
vyučování plně uspokojit. Vyučování organizované genetickým stylem
má nesporně nejlepší předpoklady pro výchovnou stránku: učí překonávat překážky, neobcházet je, učí systematické práci, plánování, kriScientia in educatione
103
6(1), 2015, p. 91–122
tičnosti, vytrvalosti, rozumné zvídavosti, odvyká povrchnosti, pasivitě.
(Vyšín, 1976: s. 588)
V 70. letech 20. století se tento styl výuky objevil i na školách, kde řídil vyučování
matematice Kabinet pro modernizaci vyučování matematice MÚ ČSAV, jako součást
tzv. matematické laboratoře:
Byla tu řeč o matematické laboratoři jako o jisté organizaci procesu učení
na pokusných školách Kabinetu. Tímto názvem míníme takovou organizaci výuky, kde se maximálně uplatní metody aktivizující žáky: jde
zejména o experimentování, o tzv. genetický přístup, při kterém učitel
funguje jako činitel řízeného objevování, o problémové vyučování v nejobecnějším pojetí, kde se nejen poznatky získávají jako výsledky řešení
úloh, ale kde se i rozvíjejí problémové situace a matematizují situace
z reálného světa. (Vyšín, 1979: s. 107)
RMV má s BOVM společné zejména chápání matematiky jako lidské aktivity
a snahu o to, aby matematika byla (znovu)objevována. Žák provádí rekonstrukci
matematických pojmů a rozvíjí je přirozeným způsobem v dané problémové situaci. Důležité je vedení (knihami, spolužáky, učitelem) a postupné přibližování se
běžnému matematickému standardu.
Vzhledem k výše uvedenému může z pohledu klasifikace uvedené v tab. 1 úroveň
bádání při realistickém matematickém vyučování dosáhnout úrovní 1 až 5.
4.4
Matematické modelování
Matematické modelování hraje podstatnou roli při konceptualizaci poznatků, a tak
ve výzkumu matematického vzdělávání získává stále větší pozornost (Kaiser et al.,
2011). Blomhøj a Jensen (2003) popisují proces tvorby matematického modelu, který
probíhá v šesti základních fázích:
(i) Formulace problému (více či méně explicitní), která vede k identifikaci charakteristik reality, jež má být modelována.
(ii) Výběr relevantních objektů a vztahů z původní oblasti bádání a jejich idealizace
tak, aby byla umožněna matematická reprezentace.
(iii) Převod těchto objektů a vztahů z oblasti jejich původního výskytu do matematiky.
(iv) Využití matematických metod k dosažení matematických výsledků a závěrů.
(v) Jejich převod do původní oblasti bádání.
(vi) Vyhodnocení platnosti modelu ve srovnání s pozorovanými či předpokládanými
daty nebo s teoreticky podloženými znalostmi. (Blomhøj & Jensen, 2003: s. 125)
Proces tvorby modelu není lineární, v libovolné fázi mohou nastat obtíže, které si
vynutí ústup zpět do bodu (iii), (ii) nebo (i). Těmito obtížemi může být např. neproveditelnost převodů (do nebo z matematiky), neřešitelnost nebo přílišná obtížnost
matematické úlohy v bodu (iv), negativní vyhodnocení platnosti modelu.
V matematickém modelování se při řešení složitějších problémů často využívají
počítače. Vhodně zvolený matematický software dokáže nabídnout alternativní řešení fáze (iv) nebo některé její části v případě, kdy použití běžného matematického
aparátu by bylo příliš obtížné či nemožné (Samková, 2011, 2013; srov. Samková,
2012a).
104
6(1), 2015, p. 91–122
Ve vztahu k BOVM znamená matematické modelování cestu k porozumění, vytváření vztahu mezi matematickou a problémovou situací. Matematické modelování
tak může vést k pochopení bádání jako obecnějšího procesu s různými specifickými
realizacemi v kontextu různých disciplín.
Pohled matematického modelování na výuku matematiky je v souladu s Deweyovým požadavkem vycházet z problémů skutečného života a stavět na žákovských
zkušenostech.
I zde může z pohledu klasifikace uvedené v tab. 1 úroveň bádání dosáhnout
úrovní 1 až 5.
4.5
Další teoretické rámce
Uchopování situací – Uchopováním situací máme na mysli tyto myšlenkové procesy: vnímání situace; objevení klíčových objektů, jevů a vztahů; stanovení určitého
směru uchopování zaměřeného na určité téma, pojem nebo na metodu řešení; vytvoření modelu, který umožní formulování otázek a tvoření úloh. Tomuto přístupu
se věnovali např. Koman a Tichá (1995, 1996a, 1996b), Tichá a Koman (2000).
Tvoření úloh (problem posing) – Potřeba rozvíjení dovednosti tvořit úlohy je často
uváděna v souvislosti s uplatňováním otevřeného přístupu v matematickém vyučování a v souvislosti s otázkami kolem matematizace reálných situací. Významnou
roli zde hraje problematika vytváření zásoby různých modů reprezentací a překladů
mezi nimi pro prohlubování poznání. V českém prostředí se této tematice věnují
např. Tichá a Hošpesová (2011, 2014), Tichá (2014), Patáková (2013), Bureš (2014).
Projektová metoda – Při vyučování projektovou metodou jsou žáci vedeni k samostatnému zpracovávání určitých témat (projektů) a získávají zkušenosti praktickou činností a experimentováním (Průcha, Walterová & Mareš, 2009). Pro školní
matematiku připomeňme publikaci Kubínové (2002).
Podnětná výuková prostředí a budování schémat – Na myšlenky Deweye, Piageta
a Freudenthala navázal také Wittmann (2001), když stanovil požadavky na tzv.
podnětná výuková prostředí (substantial learning environments): prostředí, která
umožňují formulovat série úloh a problémů, jež žákovi pomohou pochopit hluboké
matematické myšlenky. Tato podnětná výuková prostředí používá Wittmann mj.
k výuce zacílené na matematizaci, argumentaci, komunikaci a učení objevováním.
U nás byla myšlenka podnětných výukových prostředí zpracována např. v monografiích (Stehlíková, 2007; Hejný, 2014) a stala se i teoretickým východiskem řešení
projektu Comenius Motivation via Natural Differentiation in Mathematics (Hošpesová et al., 2010). Podnětná výuková prostředí umožňují budování schémat, souborů
generických a izolovaných modelů nějakého matematického objektu a souborů vazeb
mezi těmito modely. Rolí schémat v matematickém vzdělávání a jejich budování se
věnovali v návaznosti na Piageta již Skemp (1971) či Fischbein (1999), v českém
prostředí Hejný (2007).
Konstruktivistické přístupy k vyučování – Hlavním znakem konstruktivistických
přístupů k vyučování matematice je aktivní vytváření části matematiky v mysli žáka.
Podle povahy žáka může být podkladem pro takovou konstrukci otázka či problém
ze světa přírody, techniky nebo matematiky samé. V českém prostředí tuto tematiku rozpracovali např. Kuřina (2002); Hejný a Kuřina (2009); Stehlíková (2004);
Stehlíková a Ulrychová (2011).
Myšlenky, které by se daly interpretovat jako podněcující k badatelským aktivitám žáků, se dají nalézt i u Komenského ve spisu Didactica Magna – v kapitole XVII,
odst. 44 mluví o neurčitosti následovně:
105
6(1), 2015, p. 91–122
Usnadníš tedy žáku práci, jestliže mu při všem, čemu ho budeš učit,
ukážeš, jak se toho užívá v denním životě. To musí býti naprosto všude,
v mluvnici, v dialektice, aritmetice, geometrii, fysice atd. Nestane-li se
tak, všecko, co mu vyložíš, bude se mu zdáti nějakými zjevy z Nového
světa; a chlapec, jenž se nestará, jsou-li ve skutečnosti takové věci a jak
jsou, bude v ně spíše věřit, nežli o nich vědět. Ukážeš-li však, k čemu
všecko slouží, umožníš mu zcela, aby si byl vědom své znalosti a snažil
se ji uplatnit. (Komenský, 1948: s. 124)
5
Teoretický model procesu bádání
Východiskem pro badatelské aktivity žáků v matematickém vzdělávání je vytvoření
vhodného prostředí. To je obvykle dáno úlohou nebo problémem, který mají žáci
řešit.
Úlohy, při jejichž řešení lze očekávat badatelské aktivity, jsou rozmanité. Vyšli
jsme z Deweyova vymezení bádání a nejprve jsme vzali v úvahu „neurčitost situace.
Úlohy mohou být zadány více či méně neurčitě, a dávat tak větší či menší prostor
k badatelským aktivitám.
Pokusili jsme se o vytvoření teoretického modelu, který podle našeho názoru
vystihuje podstatu a možnosti badatelských aktivit. Znázornili jsme tuto myšlenku
prostřednictvím diagramu na obr. 3 vlevo: černé čáry znázorňují všechny existující
cesty vedoucí od vstupní situace k situaci výstupní. Každá cesta je tvořena posloupností kroků, které transformují vstupní situaci v situaci výstupní. Záleží na žákovi,
zda nějakou cestu od vstupu k výstupu dokáže najít, na kolika křižovatkách znázorněných fialovými kolečky se dokáže (správně) rozhodnout o pokračování cesty.
Pokud se na křižovatce setká s věcmi neznámými nebo pro něj příliš obtížnými,
musí se vrátit a zkusit jinou cestu.
Obr. 3: Teoretický model procesu bádání – obecný nákres (vlevo), slabý žák (uprostřed),
talentovaný žák (vpravo)
Badatelsky zdatnější žáci jsou schopni odhalit i více než jednu cestu. Na učiteli
záleží, jak velký prostor pro manévrování žákům nechá. Pokud je úloha sestavena
příliš určitě, vede od vstupu k výstupu pouze jedna cesta a o bádání se nejedná.
Pokud je úloha sestavena příliš neurčitě, vede od vstupu k výstupu mnoho cest,
106
6(1), 2015, p. 91–122
které se různě kříží, a řešení úlohy může být příliš časově náročné. Pokud je žák
slabý nebo je úloha sestavena neúměrně k jeho znalostem, může se stát, že žák
skončí někde „mezi – není schopen najít žádnou cestu, přestože existuje. V takovém
případě by žák neměl úlohu mylně zakončit závěrem, že žádné řešení neexistuje. Je
na učiteli, aby vhodným způsobem pomohl žákovi cestu nalézt; může se například
žákovi věnovat individuálně a pokládat mu návodné otázky nebo k tomuto účelu
využít třídní diskusi. Žáci by si měli být vědomi rozdílu mezi neexistencí řešení
a neschopností řešení nalézt. Měli by vědět, že neexistenci řešení nebývá snadné
dokázat. Obecně je možné k takovému závěru dojít až po nalezení a vyzkoušení všech
možných cest, a křižovatek a zjištění, že žádná z cest od vstupu k výstupu nevede.
Řešitel je však málokdy schopen nalézt a vyzkoušet všechny takové možnosti, může
mít také problémy s ověřením, že vyčerpal skutečně všechny. A tak se k důkazu
neexistence řešení častěji používá porovnání vstupu a výstupu a zjištění, že jsou
natolik odlišné, že mezi nimi žádná cesta existovat nemůže.
Shrnuto: o složitosti badatelské úlohy rozhoduje množství cest, které mezi vstupem a výstupem existují, a úroveň znalostí žáka na jednotlivých cestách. Učitel by
měl úlohu vybírat tak, aby byla úměrná znalostem žáka a aby umožňovala bádání
v přiměřeném rozsahu.
Zde se ukazuje náročnost příprav na BOV. Učitel by si měl ideálně ke každé badatelské úloze nakreslit podobné schéma jako na obr. 3 vlevo – nemusí být vykresleno
dopodrobna se všemi detaily, stačí si vyznačit „křižovatky, které žáci nejspíš znají
a zkontrolovat, že počet a podoba cest vedoucích přes tyto „známé křižovatky
odpovídají učebnímu záměru (časová náročnost, probírané učivo, zapojení slabších
žáků, vytížení talentovaných žáků apod.).
Obr. 3 uprostřed ukazuje dobře sestavenou badatelskou úlohu z pohledu slabého
žáka, „známé křižovatky jsou označeny plnými zelenými kolečky, „neznámé prázdnými červenými kolečky. Ze 7 vstupních možností zná žák pouze 2, ale u té druhé se
jedná o izolovanou znalost. Ve schématu existuje cesta od vstupu k výstupu jdoucí
pouze přes zelené křižovatky, žák má tedy šanci dobrat se řešení. Cesta se na jednom
místě rozdvojuje a jedna z možností se posléze ukáže jako slepá, takže i pro tohoto
slabšího žáka je úlohou podněcující bádání. Schéma obsahuje několik izolovaných
zelených bodů, které žák sice zná, ale při řešení je nepoužije. Jeden z nich je přímo
ve výstupu – žák tedy zná jedno z řešení, ale neví o tom (není schopen dokázat, že
je to řešení).
Obr. 3 vpravo ukazuje tutéž úlohu z pohledu talentovaného žáka. Pouze jediné
řešení není tento žák schopen odhalit, protože k němu ještě nemá dostatečné znalosti
(ale izolované části této cesty již zná – je to pro něj výzva). Na ostatních cestách se
izolovaně vyskytují červená kolečka, ale není jich dost na to, aby zabránila odhalení
cesty – vždy existuje nějaká zelená oklika.
Tento teoretický model v současné době ověřujeme.
6
Náměty úloh, které mohou vést
k badatelským aktivitám žáků
Ilustrujme předchozí myšlenky o uplatnění badatelského přístupu ve školské matematice prostřednictvím několika úloh s různým matematickým obsahem.
Úlohy, které mohou vést k badatelské aktivitě žáků, souhrnně nazveme badatelské úlohy. Jsou to úlohy otevřené ve smyslu otevřeného přístupu k výuce mateScientia in educatione
107
6(1), 2015, p. 91–122
matiky (viz oddíl 1). Použití badatelské úlohy ve výuce samo o sobě nezaručuje,
že k badatelské aktivitě žáků skutečně dojde. Toho lze dosáhnout pouze dodržením
charakteristik uvedených na obr. 1.
Východiskem našich úvah o úlohách, které mohou vést k badatelským aktivitám žáků, bylo Deweyovo vymezení bádání. Na jeho základě jsme se pokusili badatelské úlohy roztřídit. Uvědomujeme si, že náš výčet typů badatelských úloh není
vyčerpávající, doufáme však, že se stane inspirací pro hledání typů dalších. V souladu s Kuřinovým přístupem (2005)12 si dovolujeme charakteristiky jednotlivých
typů badatelských úloh podpořit větším množstvím rozmanitých příkladů. U těchto
příkladů přednostně sledujeme obsahový cíl. Učební cíl si musí učitel zvolit sám,
stejně tak jako musí vybranou badatelskou úlohu přizpůsobit konkrétní skupině
žáků, se kterou ji chce řešit (jejich schopnostem, znalostem). U jednotlivých úloh
neuvádíme podrobná řešení, pouze poukazujeme na zajímavé aspekty související
s jejich matematickým obsahem či s metodou řešení a odkazujeme na případné
české publikace, které se uvedeným úlohám a úlohám jim podobným věnují podrobněji.
Úlohy nebo jejich části, které jsou vhodné již pro žáky na 1. stupni ZŠ,13 označujeme v záhlaví jednou hvězdičkou – *. Tyto úlohy můžeme samozřejmě začlenit
i do vyučování na vyšších stupních škol; ať již v nezměněné podobě, nebo obohacené
o nové otázky. Z pohledu teoretického modelu (obr. 3) znají starší žáci či studenti
více křižovatek, a tak bude velice pravděpodobně existovat více cest k objevování.
Jinak řečeno, při řešení úlohy se staršími žáky a studenty se mohou uplatňovat nové
(neprvostupňové) metody řešení a mohou být nalezena nová řešení.
Části úloh, které jsou pro žáky 1. stupně příliš obtížné (z hlediska používaných
pojmů nebo potřebných postupů) a jsou vhodné až pro žáky 2. stupně, označujeme
dvěma hvězdičkami – **. Domníváme se, že při jejich začlenění do výuky na 1. stupni
by pravděpodobně nebyl plně využit jejich potenciál.
Části úloh, které jsou příliš obtížné i pro žáky 2. stupně, označujeme třemi hvězdičkami – ***. V tomto článku jsou uvedeny hlavně pro učitele a didaktiky matematiky, aby si mohli udělat lepší představu o obsahovém cíli příslušné úlohy a sami
si mohli vyzkoušet bádání s vyšší obtížností.
Učitel se musí sám rozhodnout, ve kterém ročníku kterou úlohu využije a proč.
Při tomto rozhodování není až tak důležitý věk žáků, ale hlavně zvolený učební cíl.
To znamená, že učitel musí být schopen si uvědomit, jaká témata a metody řešení
se danou úlohou mohou rozvíjet, a posoudit, zda jsou v souladu s jeho učebním
plánem.
Je-li badatelská úloha zadána ve formě slovní úlohy, tak vstupní situaci badatelského procesu určují podmínky slovní úlohy, výstupní situaci určují otázky. Úlohy
s jednou podmínkou a jednou otázkou budeme nazývat jednoduché badatelské úlohy.
Třídit je budeme podle množství informací, které určují vstupní situaci – vstupních
informací. Toto množství může být obecně různě velké, ale pro badatelské úlohy jsou
typické dvě krajnosti: informační strohost a informační hutnost.
12
„Když jsem po univerzitních studiích začal vyučovat matematiku na střední škole, byl jsem
přesvědčen, že náležitým vysvětlením definic, vět a důkazů dovedu studenty k porozumění matematice. V praxi jsem poznal, že důležitější pro pochopení problematiky jsou příklady. (Kuřina,
2005: s. 19)
13
Všechny níže uvedené úlohy mají aspoň jednu takovou část.
108
6(1), 2015, p. 91–122
6.1
Úlohy informačně strohé
Badatelské úlohy s velmi malým množstvím vstupních informací (podmínek) budeme nazývat úlohy informačně strohé. Badatelské úlohy tohoto typu jsou na vstupu
hodně neurčité a díky tomu nabízejí mnoho způsobů, jak neurčitost transformovat
v určitost – mají velký badatelský potenciál.
Uveďme si příklady několika takových úloh.
* Úloha 1: Kde je v tvém okolí číslo 7?
Úloha vytváří otevřenou situaci, ve které žáci shromažďují různé modely související s číslem 7 (příp. s jiným číslem). Je možné ji začlenit do výuky již v 1. třídě,
v období probírání numerace do 10.
* Úloha 2: Obsah neznámého obrazce je 64 cm2 . Jak by tento obrazec mohl vypadat?
Tato úloha směřuje k prekonceptům pojmu obsah. Podrobně o podobné úloze
směřující k prekonceptům pojmu objem se zmiňujeme (Samková, 2014).
* Úloha 3: Obsah čtverce je 64 cm2 . Jak by tento čtverec mohl vypadat?
Tato informačně strohá úloha na první pohled nevypadá jako badatelská, ale
když se nad ní hlouběji zamyslíme, tak zjistíme, že i při jejím řešení se dají uplatnit
badatelské postupy.
Mezi informačně strohé badatelské úlohy patří často úlohy rozvíjející finanční
gramotnost či úlohy z propedeutiky statistiky.
* Úloha 4: Zjistěte v obchodech v okolí svého bydliště ceny jablečného džusu a rozhodněte, ve kterém obchodu se vyplatí džus koupit.
Úloha se zpracovává formou projektu; žák sám rozhoduje, ve kterých obchodech
si bude zjišťovat potřebné údaje.
Tato úloha je zároveň příkladem problému, jehož řešení mohou být nejasně klasifikovatelná, neboť výběr nejlepšího řešení ovlivňují individuální názory žáků na
zkoumanou situaci: Chci koupit velké nebo malé balení džusu? Chci koupit větší balení, pokud vyjde v přepočtu levněji? Vejde se mi velké balení do lednice? Mám na
něj dost peněz? Stihneme ho včas vypít? Chci strávit více času cestou na nákup do
vzdáleného obchodu? Chci nést těžký nákup ze vzdáleného obchodu? Nebo raději nakoupím o trochu dráž v obchodě vedle našeho domu? Chci využít akce a koupit více
balení najednou, protože to vyjde levněji? Jsem ochotný si na takovou akci počkat
do příštího týdne?. . .
Problematika ovlivňování volby nejlepšího řešení individuálními názory žáků je
rozpracována např. v sadě článků M. Komana a M. Tiché česky publikovaných
v časopisu Matematika – fyzika – informatika: (Koman & Tichá, 1995, 1996a, 1996b,
1997).
Náměty na další badatelské úlohy rozvíjející finanční gramotnost naleznete
v (Samková, 2012b) a (Petrášková, 2013).
* Úloha 5: Jak vypadá typický žák v naší třídě?
Úloha směřuje k prekonceptům statistického pojmu modus, je inspirována studií
Fieldingové-Wellsové a Makarové (2008). Podobnou úlohu využila Kubínová (2002)
ve svém projektu „Pepík Náš aneb Jaká je ta naše třída k expozici aritmetického
průměru a různých druhů závislostí.
109
6(1), 2015, p. 91–122
6.2
Úlohy informačně hutné
Opakem informačně strohých úloh jsou úlohy informačně hutné, jejich vstupní situace je daná velkým množstvím informací, ve kterém se žák musí správně zorientovat.
Součástí vstupních informací může být i popis nějakého složitěji definovaného prostředí (ve vztahu k aktuálním znalostem žáků).
* Úloha 6: Jaký obvod má mnohoúhelník, který je sestaven ze čtyř shodných pravoúhlých trojúhelníků s délkami stran 3, 4, 5?
Přestože je informačně hutná, umožňuje tato úloha volit různé cesty a různý
rozsah oblasti bádání. Podrobněji v (Roubíček, 2014b).
Trojúhelníková mozaika použitá v úloze 6 je příklad geometrického prostředí, ve
kterém lze uplatnit badatelský přístup. Takových prostředí existuje celá řada; některá z nich jsou běžně využívána ve školní praxi, například úlohy řešené ve čtvercové síti (na geoboardu) nebo pomocí různých stavebnic (Polydron, Geomag, Soma
kostka); jiná jsou využívána méně, například úlohy řešené pomocí zrcátek, stříháním
nebo překládáním papíru.
* Úloha 7: Rozstřihni čtverec ABCD podle úsečky EB na dvě části (bod E je
středem strany DC). Skládej různé tvary tak, že díly spojíš celou stranou. Kolik
tvarů vznikne?
Více podrobností a další podobné úlohy jsou v (Hošpesová & Samková, 2012).
Mezi méně obvyklá prostředí patří také pravidelná trojúhelníková síť.
* Úloha 8: Sestav různé obrazce tvořené shodnými rovnostrannými trojúhelníky ze
třech párátek. Kolik párátek je potřeba k sestavení nějakého většího obrazce?
Tato úloha vychází z geometrického prostředí, ve kterém řešitel uvažuje různé geometrické obrazce, ale jejím výstupem je aritmetické či algebraické vyjádření změny
velikosti obrazce. Zadání úlohy nevymezuje způsob, jakým mají být obrazce zvětšovány, a tak umožňuje mnoho různých bádání. Podrobněji v (Roubíček, 2014b).
Vstupní informace badatelské geometrické úlohy může být také vizualizovaná –
reprezentovaná obrázkem či fotografií.
* Úloha 9: Prohlédni si dlažbu chodníku na obr. 4. Jak lze vytvořit takovou mozaiku?
Obr. 4: Dláždění
Podle stručného textu zadání by mohla být úloha mylně klasifikována jako informačně strohá, ale je nutné si uvědomit, že obrázek, který je součástí zadání úlohy,
obsahuje velké množství důležitých informací. Podrobně vyřešené podobné úlohy
naleznete v (Roubíček, 2014a, 2014b).
110
6(1), 2015, p. 91–122
* Úloha 10: Prohlédni si číselnou zeď na obr. 5. Jak lze vytvořit takovou zeď?
Obr. 5: Číselná zeď
Tato úloha je inspirována publikací (Wittmann & Müller, 1990). Podobně jako
v úloze 9 je text úlohy krátký, ale informace jsou skryty v obrázku.
Informačně hutnými badatelskými úlohami bývají i ty úlohy z propedeutiky statistiky, které v zadání obsahují datové soubory.
* Úloha 11: Na farmě mají jedno políčko s fazolemi na sluníčku a druhé ve stínu.
V tab. 2 jsou uvedeny přibližné hmotnosti fazolí na těchto políčcích 6, 8 a 10 týdnů
od vysázení. Které políčko je vhodnější pro pěstování fazolí?
Tab. 2: Hmotnosti fazolí
Úloha je převzata z (English & Watters, 2004), článek popisuje zkušenosti se
zařazením podobných úloh do výuky ve 3. ročníku ZŠ.
Pouhou změnou otázky na Kolik fazolí bude na políčcích 12 týdnů od vysázení?
vytvoříme úlohu zaměřenou na matematické modelování.
Jednoduché badatelské úlohy můžeme různě skládat a získat úlohy složené.
6.3
Úlohy hierarchicky složené
Velký badatelský potenciál mají úlohy hierarchicky složené. Při tomto způsobu skládání se výstupní situace jedné úlohy stává součástí vstupní situace úlohy další (viz
obr. 6). Samo toto složení má v sobě prvky neurčitosti, protože řešitel nikdy dopředu
neví, které součásti řešení první úlohy budou pro druhou úlohu relevantní a které
nikoliv.
Obr. 6: Dvě badatelské úlohy složené
hierarchicky, inspirováno hierarchickým
schématem slovní úlohy o dvou
operacích (Nesher & Hershkovitz, 1994)
111
6(1), 2015, p. 91–122
* Úloha 12:
a) Rozstřihni čtverec jedním rovným střihem na dva díly. Z těchto dílů skládej
tvary. Kolik tvarů vznikne?
b) Pokus se čtverec rozstřihnout tak, aby mohlo vzniknout co nejvíce tvarů. Jaký
je nejvyšší počet tvarů?
Tato úloha volně navazuje na úlohu 7. Část a) může být samostatnou badatelskou úlohou, při řešení části b) využíváme poznatky získané při řešení úlohy a).
Podrobněji v (Hošpesová & Samková, 2012).
* Úloha 13: Prohlédni si číselnou zeď na obr. 5.
a) Jak lze vytvořit takovou zeď? Najdi všechny číselné zdi, které můžeš postavit se
základními kameny 3, 4, 5 (podobně jako na obr. 5). Zdi vypočti a porovnej.
b) Sám si vyber tři základní kameny a počítej stejně.
c) Popiš, čeho sis všiml.
d) Můžeš to odůvodnit?
Tato úloha, která je převzata z publikace (Wittmann & Müller, 1990), je rozšířením úlohy 10. Část a) může být samostatnou badatelskou úlohou, při řešení částí
b)–d) využíváme poznatky získané při řešení předchozích částí (např. pravidlo, podle
kterého se čísla do zdi doplňují).
* Úloha 14:
a) Najděte a popište pravidlo, podle kterého se doplňují čísla v trojúhelníku na
obr. 7.
b) Rozhodněte, které z následujících tvrzení je pravdivé, a své tvrzení zdůvodněte:
• Součet vnějších čísel se rovná součtu vnitřních čísel.
• Součet všech tří vnějších čísel může být číslo sudé i liché.
c) Doplňte vnitřní čísla, jsou-li vnějšími čísly (i) 6, 13 a 14; (ii) 13, 21 a 23.
Obr. 7: Číselný trojúhelník
Tato úloha je inspirována výukovým prostředím popsaným např. v publikaci
Krauthausena a Schererové (2013). Část a) by mohla být samostatnou badatelskou
úlohou. Její výstupní informace (tj. znění pravidla pro doplňování čísel) je nezbytnou
součástí vstupních informací částí b) a c).
* Úloha 15: Vytvořte jednoduchou úlohu, příběh, historku ke schématu na obr. 8
vlevo. Jeden z údajů na obr. 8 vlevo nahraďte jednoduchou úlohou (např. tak, jak je
to znázorněno na obr. 8 vpravo), aby vznikla úloha, k jejímuž vyřešení jsou potřeba
dva výpočty. Jak jinak je možné rozvíjet řetězec? Jaké různé slovní úlohy k nim
můžeme vytvořit?
112
6(1), 2015, p. 91–122
Obr. 8: Struktura slovní úlohy
Idea přiřazování schémat slovním úlohám se objevuje již v učebnicích pro 2. ročník (Kittler & Kuřina, 1994).
My jsme tuto úlohu využili také v kurzech pro budoucí učitele 1. i 2. stupně
ZŠ. Ukázalo se, že upravování struktury slovní úlohy pomáhá studentům vytvořit
si nadhled, který jim umožňuje lépe chápat řešení úlohy (podrobněji v Tichá, 2014;
Tichá & Hošpesová, 2014).
*/**/*** Úloha 16:
a) Rozlož číslo 10 na součet dvou (přirozených) čísel a tato dvě čísla vynásob.
Jaký nejmenší a jaký největší součin dostaneš?
b) Číslo 10 rozlož na součet tří (přirozených) čísel a tato tři čísla vynásob. Jaký
nejmenší a jaký největší součin dostaneš?
c) Číslo 10 rozlož na součet libovolného počtu (přirozených) čísel a tato čísla
vynásob. Jaký nejmenší a jaký největší součin dostaneš?
d) Jak bude řešení úloh a) až c) vypadat pro čísla 7, 8, 9 a 11?
e) Existuje strategie pro řešení úloh a) až c) nezávislá na volbě rozkládaného
čísla?
f ) Jak se situace změní, budeme-li úlohu řešit v oboru racionálních či reálných
čísel?
I v tomto případě by úlohy a), b) a c) mohly být samostatnými badatelskými
úlohami. Při řešení úloh b) až f) využíváme poznatky získané při řešení úloh, které
jim předcházely (více podrobností v Artigue & Baptist, 2012: s. 7). Velice zajímavé
je zdůvodnění strategií pro e) a f) a jejich vztah.
Poznámka k obtížnosti: * je určena pro úlohy a)–e), ** pro f) v oboru racionálních čísel, *** pro f) v oboru reálných čísel.
6.4
Úlohy s dynamickým vstupem
Složíme-li k sobě více úloh se stejnou otázkou, dostaneme úlohu s dynamickým14
vstupem. Každá další dílčí úloha přidává vstupní informace (podmínky), ale otázku
nemění, a tak se nemění ani výstupní situace (viz obr. 9). Složená úloha má méně
řešení než dílčí úlohy, protože její řešení musí vyhovovat všem dílčím podmínkám.
Úlohu s dynamickým vstupem bychom také mohli charakterizovat jako úlohu postupně informačně upřesňovanou.
Obr. 9: Složení dvou úloh se
stejnou otázkou
14
Dynamický ve smyslu projevující vývoj.
113
6(1), 2015, p. 91–122
* Úloha 17:
a) Ve třídě je 18 členů pěveckého a 16 členů sportovního kroužku. Co můžeš
s jistotou říci o počtu dětí ve třídě?
b) Doplněk k úloze a): 6 dětí je členy obou kroužků.
c) Další doplněk: 4 děti nejsou členy ani pěveckého ani sportovního kroužku.
Tato úloha je převzata z učebnice (Kittler, Kuřina & Tichá, 1994: s. 80).
Úloha b) vznikla složením úlohy a) a úlohy Ve třídě je 6 dětí členy sportovního
i pěveckého kroužku. Co můžeš s jistotou říci o počtu dětí ve třídě?; úloha c) vznikla
složením úlohy b) a úlohy 4 děti ve třídě nejsou členy ani pěveckého ani sportovního
kroužku. Co můžeš s jistotou říci o počtu dětí ve třídě?
Chceme-li plně využít badatelský potenciál této úlohy, můžeme řešit každou její
dílčí úlohu zvlášť a sledovat, jak řešení dílčích úloh souvisí s řešeními úloh z nich
složených.
*/** Úloha 18:
a) Mají následující trojice čísel nějakou společnou vlastnost?
[15, 70, 95], [55, 60, 65], [60, 50, 70], [45, 45, 90], [100, 20, 60],
[43, 72, 65], [20, 45, 115], [155, 20, 5], . . .
b) Čísla v trojicích udávají velikosti úhlů v trojúhelníku. Ověřte, že vámi nalezená
společná vlastnost platí pro úhly v každém trojúhelníku.
Úloha a) vznikla složením úloh Jaký je vztah mezi čísly v trojici [15, 70, 95]?,
Jaký je vztah mezi čísly v trojici [55, 60, 65]? V tomto případě by řešení dílčích úloh
bylo příliš časově náročné, vhodnější je se rovnou soustředit na řešení složené úlohy.
Žákům můžeme dát k dispozici dlouhý seznam trojic, nebo je možné využít
nějaký dynamický geometrický software (GeoGebra, Cabri aj.) a nechat si trojice
úhlů generovat jeho prostřednictvím. Žák se může stát i aktivním spolutvůrcem
úlohy, když trojúhelníky v počítači bude sám vybírat, a tím ovlivňovat, které trojice
čísel se stanou součástí zadání (podrobněji v Samková, 2014).
Poznámka k obtížnosti: * pro úlohu a), ** pro úlohu b).
6.5
Úlohy s dynamickým výstupem
Složíme-li k sobě více úloh se stejnou vstupní situací, dostaneme úlohu s dynamickým výstupem. Každá další dílčí úloha přidává novou výstupní situaci (otázku),
ale vstupní situace se nemění (viz obr. 10). Úlohu s dynamickým výstupem bychom
také mohli charakterizovat jako úlohu postupně informačně vytěžovanou.
Obr. 10: Složení dvou úloh se
stejnou vstupní situací
114
6(1), 2015, p. 91–122
*/**/*** Úloha 19: Z 12 párátek můžeme vytvořit čtverec, jehož obsah je 9 j 2 .
• Dokážete z 12 párátek vytvořit n-úhelníky s obsahem 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 j 2 ?
• S obsahem větším než 9 j 2 ?
• S neceločíselným obsahem?
• S obsahem menším než 1?
• S libovolně velkým obsahem?
• Dokážete vytvořit n-úhelníky s n = 4, jejichž obsah je 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 j 2 ?
Použít musíte vždy všechna párátka.
Úloha je inspirována Pehkonenovou úlohou (1992: s. 4). Velice zajímavé je obecné
řešení umožňující vytvořit n-úhelník s libovolným obsahem menším než 9 j 2 a také
řešení pro n = 4 využívající Pythagorovu větu k vytvoření n-úhelníků s obsahem 6,
5, 4 a 3 j 2 .
Jako přípravnou můžeme zvolit úlohu hledající všechny trojúhelníky (obdélníky,
pravidelné n-úhelníky), které je možné z 12 párátek sestrojit.
Poznámka k obtížnosti úlohy: * pro řešení, která mohou využít čtvercovou síť;
** pro ostatní řešení; *** pro úkol nalézt všechna možná řešení, hlavně řešení pro
obsah menší než 3 j 2 při požadavku n = 4; * pro přípravnou úlohu.
Vhodnou kombinací několika úloh s dynamickým výstupem můžeme vytvořit
úlohu, která má dynamický vstup i výstup.
* Úloha 20: Jak velké je číslo 10 000?
Kolik je 10 000 želatinových medvídků?
• Kolik je to balíčků?
• Kolik váží?
• Jak dlouho je budeme jíst, když budeme mít každý den jednoho medvídka?
Kolik je 10 000 špaget?
• Kolik je to balení?
• Jak dlouhý proužek by vytvořily, kdybychom je dali za sebou?
• Kolik 100 g porcí bychom z nich uvařili?
Kolik je 10 000 listů papíru?
• Kolik je to balíků?
• Jak vysoký komín bychom z nich postavili?
• Jakou plochu bychom s nimi mohli vyplnit?
Kolik je 10 000 minut?
• Kolik je to dní?
• Kolik je to dní školního vyučování?
• Kolik je to prospaných nocí?
Za jak dlouho vyjmenuješ všechna čísla od 1 do 10 000?
České pracovní listy k dalším badatelským úlohám jsou také na webu (FP, 2013).
115
6(1), 2015, p. 91–122
7
Závěr
Teoretické rámce, které korespondují s BOVM (viz oddíl 4), mají za sebou v evropském i českém kontextu více či méně dlouhou historii a jí odpovídající objem
provedených šetření. BOVM jako takové však v Evropě dlouhou tradici nemá, a tak
mezi publikacemi souvisejícími s BOVM můžeme nalézt hlavně aplikační výstupy
z projektů.
Badatelsky orientovanému vyučování přírodovědným předmětům se v poslední
době věnovaly dvě rozsáhlé studie (Hattie, 2009; Minner, Levy & Century, 2010).
První z nich analyzuje 205 dílčích výzkumů a na jejich základě ukazuje, že z hlediska znalostí žáků má BOV (i) největší efekt na prvním stupni ZŠ a tento efekt
s postupujícím věkem žáků klesá; (ii) dvakrát větší vliv na procesy než na obsah.
Druhá studie na základě výzkumné otázky Jaký je vliv badatelsky orientované výuky přírodovědných předmětů na výsledky žáků základních škol? analyzuje výsledky
138 dílčích výzkumů a na jejich základě konstatuje, že efekt BOV není tak výrazně
pozitivní, jak očekávali, ale že u žáků indikují zlepšení v konceptuálním porozumění přírodovědným předmětům jako důsledek aktivní participace v badatelském
procesu.
Za pozornost rozhodně stojí publikace (Bruder & Prescott, 2013), která uvádí
rozsáhlý přehled výzkumu souvisejícího s BOV, včetně výzkumů zaměřených na
korespondující teoretické rámce.15 Výzkumy zaměřené přímo na BOV jsou zde výhradně z oblasti vyučování přírodovědným předmětům. Tato přehledová studie se
také věnuje výzkumům, které na BOV pohlížejí kriticky. Autorky na jejich základě
upozorňují (s. 818), že občas jsou očekávání směřovaná směrem k BOV příliš vysoká,
zvláště v případech, kdy učitel považuje BOV za svoji nejoblíbenější metodu. Jako
řešení navrhují doplňovat BOV vhodnou kombinací dalších výukových metod.
V oblasti BOV a BOVM je mnoho neprobádaného, pro další výzkum v didaktice
matematiky se tak nabízí mnoho důležitých otázek: Které strategie jsou relevantní
pro BOV a jak se je mohou žáci efektivně naučit využívat? Jak se mohou žáci efektivně naučit klást správně (matematické) otázky, správně prezentovat své závěry?
Jak žáky při BOV hodnotit? Jakým způsobem ovlivňují úspěšnost BOV okolní podmínky (např. podpora učitele)? (Bruder & Prescott, 2013: s. 820).
Dle našeho názoru je důležitým předstupněm implementace BOV do matematického vzdělávání odpovídající reforma vzdělávání učitelů. Jako jednu z možných
cest vidíme zavedení badatelsky orientovaných matematických kurzů do vysokoškolské přípravy budoucích učitelů, ve kterých by si tito budoucí učitelé mohli prožít
BOVM z pozice žáka. V rámci projektu Zkvalitňování znalostí matematického obsahu u budoucích učitelů 1. stupně prostřednictvím badatelsky orientované výuky,
podporovaném GA ČR, realizujeme badatelsky orientované kurzy aritmetiky a didaktiky matematiky pro studenty učitelství pro 1. stupeň ZŠ a sledujeme vliv tohoto
typu vyučování na jejich znalosti matematického obsahu. Vycházíme z předpokladu,
že řešení vhodných úloh a jejich didaktická analýza ukáže studentům, jak důležitá
je jejich znalost matematiky a jak je nutné (a potřebné) ji využívat při přípravě
a realizaci výuky matematiky. Naše dosavadní zkušenosti ukazují, že studenti považují BOVM za užitečné a jsou motivováni zúčastnit se činností, které jsou na
něm založeny. Selhávají ale v propojování toho, co se naučili v teoretických kurzech, s požadavky, které na ně klade didaktická analýza úloh a realizace BOVM
15
Z pohledu našeho příspěvku je zajímavá zde uvedená anglická studie (Boaler, 1998), která
sleduje vliv otevřeného přístupu k vyučování matematice na zkušenosti a porozumění žáků ve
věku 13–16 let.
116
6(1), 2015, p. 91–122
v praxi. Cestou k uplatňování BOVM je, podle našeho soudu, (a) záměrné postupné
budování propojení mezi učebními obsahy základního vzdělávání a matematikou
i v nedidaktických matematických kurzech pro budoucí učitele; (b) prokazování užitečnosti matematiky (pomocí vhodných témat). Využívání BOVM v kurzech matematiky i její didaktiky vytváří porozumění roli uvažování ve vzdělávání (nejen
matematickém) a souvisejících generalizací, hledaní shod a rozdílností, objevování
pravidelností, vzorů, dovednosti vizualizovat, najít vhodnou reprezentaci a objasnit
ji. Také se podpoří povědomí studentů o vhodné argumentaci a různých možnostech,
jak dospět k závěrům.
Poděkování
Tato studie byla realizována s podporou projektu GAČR 14-01417S Zkvalitňování
znalostí matematického obsahu u budoucích učitelů 1. stupně prostřednictvím badatelsky orientované výuky a RVO 67985840.
Literatura
Arnold, V. I. (2000). Polymathematics: Is mathematics a single science or a set of arts?
In V. Arnold, M. Atiyah, P. Lax & B. Mazur (Eds.), Mathematics: Frontiers and
perspectives (403–416). Providence: AMS.
Artigue, M. & Baptist, P. (2012). Inquiry in Mathematics Education (Resources for
Implementing Inquiry in Science and in Mathematics at School). Dostupné z
http://www.fibonacci-project.eu/
Artigue, M. & Blomhøj, M. (2013). Conceptualizing inquiry-based education in
mathematics. ZDM Mathematics Education, 45, 797–810.
Artigue, M., Baptist, P., Dillon, J., Harlen, W. & Léna, P. (2011). Learning through
inquiry. The Fibonacci Project Resources. Dostupné z http://fibonacci-project.eu
Blomhøj, M. & Jensen, T. H. (2003). Developing mathematical modelling competence:
conceptual clarification and educational planning. Teaching Mathematics and its
Applications, 22(3), 123–139.
Boaler, J. (1998). Open and closed mathematics: Student experiences and
understandings. Journal for Research in Mathematics Education, 29(1), 41–62.
Brousseau, G. (1997). Theory of Didactical situations in mathematics. Translation from
French: M. Cooper, N. Balacheff, R. Sutherland & V. Warfield. Kluwer Academic
Publishers.
Brousseau, G. (2012). Úvod do teorie didaktických situací v matematice. Z francouzštiny
přeložili J. Novotná, J. Bureš & L. Růžičková. Praha: Karolinum.
Bruder, R. & Prescott, A. (2013). Research evidence on the benefits of IBL. ZDM
Mathematics Education, 45, 811–822.
Bureš, J. (2014). Žákovská tvorba slovních úloh jako indikátor matematické kultury žáků
ZŠ. Praha: Univerzita Karlova, Pedagogická fakulta (dizertační práce).
Cai, J. (2010). Commentary on problem solving heuristics, affect, and discrete
mathematics: A representational discussion. In B. Sriraman & L. English (Eds.),
Theories of mathematics education (251–258). New York: Springer.
117
6(1), 2015, p. 91–122
Dewey, J. (1938). Logic: The theory of inquiry. New York: Holt.
Doerr, H. M. & English, L. D. (2003). A modeling perspective on students’ mathematical
reasoning about data. Journal for Research in Mathematics Education, 34(2), 110–136.
Dorier, J.-L. & Maaß, K. (2014). Inquiry-based mathematics education. In S. Lerman
(Ed.), Encyclopedia of Mathematics Education (300–304). Dordrecht: Springer.
Eastwell, P. (2009). Inquiry learning: Elements of confusion and frustration. The
American biology teacher, 71(5), 263–264.
English, L. & Watters, J. (2004). Mathematical modeling in the early school years.
Mathematics Education Research Journal, 16(3), 59–80.
Fibonacci Project (2013). Ukázky pracovních listů vytvořených a vyzkoušených během
projektu. Dostupné z http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/m/envilisty.html
Fielding-Wells, J. & Makar, K. (2008). Using mathematical inquiry to engage student
learning within the overall curriculum. In J. Adler & D. Ball (Eds.), Eleventh
International Congress of Mathematics Education (ICME11) mathematical knowledge
for teaching (1–17). Monterrey, Mexico.
Fishbein, E. (1999). Intuition and schemata in mathematical reasoning. Educational
Studies in Mathematics, 38, 11–50.
Fradd, S. H., Lee, O., Sutman, F. X. & Saxton, M. K. (2001). Promoting science literacy
with English language learners through instructional materials development: A case
study. Bilingual Research Journal, 25(4), 417–439.
Freudenthal, H. (1973). Mathematics as an educational task. Dordrecht: Reidel
Publishing Company.
Freudenthal, H. (1991). Revisiting mathematics education. China lectures. Dordrecht:
Kluwer.
Hattie, J. (2009). Visible learning. A synthesis of over 800 metaanalyses relating to
achievement. London: Routledge.
Hejný, M. (2004). Chyba jako prvek edukační strategie učitele. In M. Hejný, J. Novotná
& N. Stehlíková (Eds.), Dvacet pět kapitol z didaktiky matematiky, sv. 1 (63–80). Praha:
Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta.
Hejný, M. (2007). Budování matematických schémat. In A. Hošpesová, N. Stehlíková
& M. Tichá (Eds.), Cesty zdokonalování kultury vyučování matematice (81–122). České
Budějovice: Jihočeská univerzita.
Hejný, M. (2014). Vyučování matematice orientované na budování schémat: aritmetika
1. stupně. Praha: Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta.
Hejný, M. & Kuřina, F. (2009). Dítě, škola a matematika: Konstruktivistické přístupy
k vyučování. Praha: Portál.
Hošpesová, A. & Samková, L. (2012). Skládání tvarů jako podnět k badatelským
aktivitám v geometrii na ZŠ. In Sborník konference Jak učit matematice žáky ve věku
10–16 let (123–130). Plzeň: Vydavatelský servis.
Hošpesová, A., Jagoda, E., Kouřilová, J., Macháčková, J., Mazehóová, Y., Roubíček, F.,
Stuchlíková, I., Swoboda, E. & Tichá, M. (2010). Náměty pro přirozenou diferenciaci
v matematice na 1. stupni základního vzdělávání. Podnětná prostředí v geometrii.
Rzeszów (Polsko): Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego.
118
6(1), 2015, p. 91–122
Janoušková, S., Novák, J. & Maršák, J. (2008). Trendy ve výuce přírodovědných oborů
z evropského pohledu. Acta Facultatis Paedagiogicae Universitatis Trnaviensis, Ser. D,
Supplementum 2(12), 129–132.
Kaiser, G. & Sriraman, B. (2006). A global survey of international perspectives on
modelling in mathematics education. ZDM Mathematics Education, 38(3), 302–310.
Kaiser, G., Blum, W., Borromeo Ferri, R. & Stillman, G. (Eds.). (2011). Trends in
teaching and learning of mathematical modelling. Dordrecht: Springer.
Kittler, J. & Kuřina, F. (1994). Matematika pro 2. ročník. Praha: MÚ AV ČR a ALBRA.
Kittler, J., Kuřina, F. & Tichá, M. (1994). Matematika pro 3. ročník. Praha: MÚ AV ČR
a ALBRA.
Koman, M. & Tichá, M. (1995). Řešíme úlohy o nákupech, cenách, zisku. Matematika –
fyzika – informatika, 5(3), 113–117 a 5(4), 172–177.
Koman, M. & Tichá, M. (1996a). Cestování – čas – peníze. Matematika – fyzika –
informatika, 5(5), 227–232 a 5(6), 281–284.
Koman, M. & Tichá, M. (1996b). Jedeme na výlet – vlakem, autobusem, možná i jinak.
Matematika – fyzika – informatika, 5(8), 399–406 a 5(9), 449–454.
Koman, M. & Tichá, M. (1997). Jak v matematice zvládají žáci zkoumání situací z praxe
(Cestování – čas – peníze). Matematika – fyzika – informatika, 7(1), 2–12.
Komenský, J. A. (1948). Didaktika velká. Brno: Komenium.
Krauthausen, G. & Scherer, P. (2013). Manifoldness of tasks within a substantial
learning environment: Designing arithmetical activities for all. In J. Novotná
& H. Moraová (Eds.), Proceedings of the International Symposium Elementary Maths
Teaching: Tasks and tools in elementary mathematics (171–179). Praha: Univerzita
Karlova v Praze, Pedagogická fakulta.
Kubínová, M. (2002). Projekty ve vyučování matematice – cesta k tvořivosti
a samostatnosti. Praha: Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta.
Kuřina, F. (1976). Problémové vyučování v geometrii. Praha: SPN.
Kuřina, F. (1978). Vyučování matematice a modely. Matematika a fyzika ve škole, 8,
641–650.
Kuřina, F. (2002). O matematice a jejím vyučování. Obzory matematiky, fyziky
a informatiky, 31(1), 1–8.
Kuřina, F. (2005). Geometrie a geometrické vzdělávání. In S. Olivík (Ed.), Sborník
příspěvků 25. Konference o geometrii a počítačové grafice (15–22). Praha: JČMF.
Kuřina, F. (2011). Matematika a řešení úloh. České Budějovice: Jihočeská univerzita,
Pedagogická fakulta.
Lederman, N. G. & Abd-El-Khalick, F. (1998). Avoiding de-natured science: Activities
that promote understanding of the nature of science. In W. McComas (Ed.), The nature
of science in science education: Rationales and strategies (83–126). Boston: Kluwer.
Lederman, N. G., Abd-El-Khalick, F., Bell, R. L. & Schwartz, R. E. (2002). Views of
nature of science questionnaire: Toward valid and meaningful assessment of learners’
conceptions of nature of science. Journal of Research in Science Teaching, 39(6),
497–521.
Mareš, J. & Gavora, P. (1999). Anglicko-český pedagogický slovník. Praha: Portál.
119
6(1), 2015, p. 91–122
McComas, W. F. (Ed.). (1998). The nature of science in science education: Rationales
and strategies. Boston: Kluwer.
Minner, D., Levy, A. & Century, J. (2010). Inquiry-based science instruction — what is
it and does it matter? Results from a research synthesis years 1984 to 2002. Journal of
Research in Science Teaching, 47(4), 474–496.
National Research Council (1996). National science education standards. Washington,
DC: National Academy Press.
National Research Council (2000). Inquiry and the national science education standards.
Washington, DC: National Academy Press.
Nesher, P. & Hershkovitz, S. (1994). The role of schemes in two-step problems: analysis
and research findings. Educational Studies in Mathematics, 26, 1–23.
Nohda, N. (2000). Teaching by open-approach method in Japanese mathematics
classroom. In Proceedings of the Conference of the International Group for the
Psychology of Mathematics Education, Hiroshima, Japan, Vol. 1 (39–53). Hiroshima,
Japan: Hiroshima University.
Nováková, H. (2013). Analýza a priori jako součást přípravy učitele na výuku. Scientia
in educatione, 4(2), 20–51.
Novotná, J. & Hošpesová, A. (2013). Students and Their Teacher in a Didactical
Situation. A Case Study. In B. Kaur, G. Anthony, M. Ohtani & D. Clarke (Eds.),
Student Voice in Mathematics Classrooms around the World (133–142). Rotterdam:
Sense Publishers.
Novotná, J., Pelantová, A., Hrabáková, H. & Krátká, M. (2006). Příprava a analýza
didaktických situací. Studijní materiály k projektu Podíl učitele matematiky ZŠ na
tvorbě ŠVP. Dostupné z
http://class.pedf.cuni.cz/NewSUMA/FileDownload.aspx?FileID=94
Papáček, M. (2010). Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro
biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? Scientia in educatione, 1(1), 33–49.
Patáková, E. (2013). Metody tvorby úloh pro nadané žáky. Praha: Univerzita Karlova
v Praze, Pedagogická fakulta.
Pehkonen, E. (1992). Using problem fields as a method of change. The Mathematics
Educator, 3(1), 3–6.
Pehkonen, E. (1995). Using open-ended problems in mathematics. ZDM Mathematics
Education, 27(2), 55–57.
Petrášková, V. (2013). Pěstování finanční gramotnosti ve vzdělání žáků 2. stupně ZŠ.
Matematika – fyzika – informatika, 22(3), 173–182.
Pólya, G. (1945). How to solve it. New Jersey: Princeton University Press.
Pólya, G. (1962). Mathematical discovery (Vol. 1). New York: Wiley.
Průcha, J., Walterová, E. & Mareš, J. (2009). Pedagogický slovník. Praha: Portál.
Roubíček, F. (2014a). Geometrické konstrukce a pravidelné mozaiky. In Matematika
6. Matematické vzdělávání v primární škole – tradice a inovace (227–231). Olomouc:
Univerzita Palackého.
Roubíček, F. (2014b). Sedm podob badatelsky orientovaného vyučování matematice II.
In Sborník konference Setkání učitelů matematiky všech typů a stupňů škol 2014
(169–174). Plzeň: Vydavatelský servis.
120
6(1), 2015, p. 91–122
Samková, L. (2011). Badatelsky orientované vyučování matematiky. In Sborník
5. konference Užití počítačů ve výuce matematiky (336–341). České Budějovice:
Jihočeská univerzita.
Samková, L. (2012a). Jak velká je třetina koule? South Bohemia Mathematical Letters,
20(1), 25–29.
Samková, L. (2012b). Pracovní listy pro badatelsky orientované vyučování matematiky.
In Sborník konference Setkání učitelů matematiky všech typů a stupňů škol 2012
(167–172). Plzeň: Vydavatelský servis.
Samková, L. (2013). Modelování reálných situací v matematice na SŠ – Stěhovací
problém. South Bohemia Mathematical Letters, 21(1), 67–75.
Samková, L. (2014). Sedm podob badatelsky orientovaného vyučování matematice I. In
Sborník konference Setkání učitelů matematiky všech typů a stupňů škol 2014 (187–192).
Plzeň: Vydavatelský servis.
Schoenfeld, A. H. & Kilpatrick, J. (2013). A US perspective on the implementation of
inquiry-based learning in mathematics. ZDM Mathematics Education, 45, 901–909.
Schoenfeld, A. H. (1992). Learning to think mathematically: Problem solving,
meta-cognition, and sense-making in mathematics. In D. Grouws (Ed.), Handbook for
research on mathematics teaching and learning (334–370). New York: MacMillan.
Schwartz, R. S., Lederman, N. G. & Crawford, B. A. (2004). Developing views of nature
of science in an authentic context: An explicit approach to bridging the gap between
nature of science and scientific inquiry. Science Teacher Education, 88(4) 610–645. DOI:
10.1002/sce.10128
Skemp, R. R. (1971). The psychology of learning mathematics. Penquin Books.
Stehlíková, N. (2004). Konstruktivistické přístupy k vyučování matematice. In M. Hejný,
J. Novotná & N. Stehlíková (Eds.), Dvacet pět kapitol z didaktiky matematiky, sv. 1
(11–21). Praha: Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta.
Stehlíková, N. (Ed.). (2007). Náměty na podnětné vyučování v matematice. Praha:
Univerzita Karlova, Pedagogická fakulta.
Stehlíková, N. & Ulrychová, M. (2011). Žákovské konstrukce poznatků v matematice.
Scientia in educatione, 2(2), 39–58.
Stuchlíková, I. (2010). O badatelsky orientovaném vyučování. In M. Papáček (Ed.)
Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování (129–135).
České Budějovice: Jihočeská univerzita.
Tichá, M. (2014). Objevování struktury slovních úloh ve vzdělávání učitelů. In
Matematika 6. Matematické vzdělávání v primární škole – tradice a inovace (260–264).
Olomouc: Univerzita Palackého.
Tichá, M. & Hošpesová, A. (2011). Gramotnost učitele matematiky a tvoření úloh. In
Hošpesová et al., Matematická gramotnost a vyučování matematice (39–56).
Č. Budějovice: Jihočeská univerzita.
Tichá, M. & Hošpesová, A. (2014). Sedm podob badatelsky orientovaného vyučování
matematice III. In Sborník konference Setkání učitelů matematiky všech typů a stupňů
škol 2014 (217–223). Plzeň: Vydavatelský servis.
Tichá, M. & Koman, M. (2000). Towards developing teachers’ ability for grasping
situations. In J. Kohnová (Ed.), Proceedings of the International Conference Teachers
121
6(1), 2015, p. 91–122
and their University Education at the Turn of the Millennium (300–306). Praha:
Treffers, A. (1987). Three Dimensions. A Model of Goal and Theory Description in
Mathematics Instruction — The Wiskobas Project. Dordrecht: Reidel Publishing
Company.
Vyšín, J. (1976). Genetická metoda ve vyučování matematice. Matematika a fyzika ve
škole, 6, 582–593.
Vyšín, J. (1962). Metodika řešení matematických úloh. Praha: SPN.
Vyšín, J. (1979). O základním výzkumu a práci Kabinetu pro modernizaci vyučování
matematice. Matematika a fyzika ve škole, 10, 104–112.
Vyšín, J. (1972). Tři kapitoly o problémovém vyučování matematice. Praha: SPN.
Wittmann, E. Ch. & Müller, G. N. (1990). Handbuch produktiver Rechenübungen. Bd. 1:
Vom Einspluseins zum Einmaleins. Stuttgart: Klett.
Wittmann, E. Ch. (2001). Developing mathematics education in a systemic process.
Educational Studies in Mathematics, 48, 1–20.
Zhouf, J. (2010). Tvorba matematických problémů pro talentované žáky. Praha:
Libuše Samková, [email protected]
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Pedagogická fakulta
Katedra matematiky
Alena Hošpesová, [email protected]
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Pedagogická fakulta
Katedra pedagogiky a psychologie
Filip Roubíček, [email protected]
Marie Tichá, [email protected]
Matematický ústav AV ČR, v.v.i.
Kabinet pro didaktiku matematiky
Žitná 25, 115 67 Praha 1
122
6(1), 2015, p. 91–122
p. 123–132
ISSN 1804-7106
Didaktika geológie na Slovensku – história,
súčasný stav a perspektívy
Lídia Turanová, Ivan Ružek
Abstrakt
Didaktika geológie ako samostatná vedná disciplína na Slovensku nemá dlhú históriu
a naviac jej základy a história do 31. decembra 1992 boli spoločné s Českou republikou. V článku sa venujeme vývoju didaktiky geológie a postaveniu geológie vo vzdelávaní
na základných a stredných školách na Slovensku. Významnú úlohu v skvalitnení výučby
geológie na školách zohrávajú nami prezentované aktivity pregraduálneho i celoživotného
vzdelávania učiteľov. Celoživotné vzdelávanie zabezpečujeme prevažne v rámci riešenia
rôznych typov projektov. V záverečnej časti analyzujeme a hodnotíme súčasné postavenie geológie (geologického učiva) v rámci štátnych i školských rámcových vzdelávacích
programov.
Klíčová slova: didaktika geológie, Slovensko, vzdelávacie štandardy.
Didactics of Geology in Slovakia — History,
Current Status and Perspectives
Abstract
The didactics of geology as an independent science discipline does not have long history in
Slovakia. Its bases and history up to the end of 1992 were common with the Czech Republic.
The article deals with the didactics of geology and the role of geology in education at
primary and secondary schools in Slovakia. Presented activities for undergraduate and
lifelong teacher education play an important role in the improvement of the teaching of
geology at schools. The lifelong learning is mainly provided within various projects. The
final part of the article analyses and evaluates the current state of geology (geological
curriculum) within the framework of state and school education programmes.
Key words: didactics of geology, Slovakia, lifelong learning, geology curriculum.
123
1
Úvod
Prvá definícia didaktiky geológie pochádza zo 70. rokov a vyskytuje sa v učebných
textoch Štván & Navrátil (1973). Uvedení autori definovali didaktiku geológie ako
vednú disciplínu, ktorá skúma špecifické podmienky, zákonitosti a javy výchovnovzdelávacieho procesu podmieneného geologickými poznatkami a objektmi. Bola to
vôbec prvá a dlho jediná definícia didaktiky geológie v našej literatúre. Túto definíciu
prebrali neskôr Pauk (1979), autori prvej ucelenej knižnej učebnice didaktiky geologických vied u nás. Didaktiku geológie možno teda považovať za samostatnú interdisciplinárnu integrovanú vednú disciplínu, ktorá je jedným zo spojovacích článkov
spoločenských vied, zvlášť pedagogiky a psychológie, a jednou z prírodných vied –
geológiou. Patrí do skupiny didaktík predmetov, ktoré sa v ostatných rokoch intenzívne rozvíjali a stali sa samostatnými odbormi, zaoberajúcimi sa cieľmi, obsahom,
prostriedkami a procesom vyučovania v jednotlivých predmetoch, v našom prípade
v geologických vedách. Didaktika geológie je úzko spätá s výučbou geologických
poznatkov na základných a stredných školách.
2
História didaktiky geológie
Históriu didaktiky geológie ako samostatnej vednej disciplíny zhrnuli vo svojich prácach Kočárek (1974) in Pauk (1979) – „30 let vývoje československé didaktiky geológie a novšie Dostál (2010) v práci Didaktika biológie – vývoj a současnost. Hlavne
druhý z uvádzaných autorov podal pomerne podrobný prehľad kľúčových osobností
didaktiky biológie a prehľad univerzitných učebníc a prednášok, ktoré boli publikované od roku 1945 do roku 2000.
Pretože história a základy didaktiky geológie na Slovensku boli do 31. decembra 1992 spoločné s Českou republikou, obmedzím sa iba na komentovanie vývoja
didaktiky geológie na Slovensku, prípadne rozdielov vo vývoji, ktoré sa prejavili
najmä v 90. rokoch minulého storočia.
Jedným z najdôležitejších medzníkov vo vývoji didaktiky geológie nepochybne
bolo zrušenie povinnej výučby geológie na gymnáziách v polovici 80. rokov, v dôsledku čoho zanikla pomerne silná a sľubne sa rozvíjajúca skupina didaktikov geológie,
ktorá sa vytvorila začiatkom 70. rokov. Na Slovensku sa v tom období objavovali
práce zamerané na výučbu geológie celkom ojedinele, napr. Mišík (1971) in Pauk
(1971), Cambel (1973) in Pauk (1971), Vincenc (1975) a Hrinda & Hvožďara (1981),
ktorých práca predstavuje ucelenú didaktickú príručku pre učiteľov.
Ani na Prírodovedeckej fakulte UK v Bratislave nemala didaktika geológie dovtedy veľkú tradíciu napriek skutočnosti, že v 60. rokoch sa na fakulte pripravovali
učitelia v kombináciách s geológiou. Študenti učiteľstva geológie absolvovali predmet metodika geológie a pedagogickú prax, ktorých rozsah i obsah boli značne obmedzené. Neskôr v 70. rokoch sa učitelia povinne zúčastňovali na postgraduálnych
kurzoch a absolvovali didakticky zamerané prednášky v rámci teórie vyučovania geológie (Modernizácia metódy a foriem vyučovania geológie, Polytechnická výchova
pri vyučovaní geológie, Didaktika vyučovania geológie a výchovné využitie učiva,
Práce s prírodninami v laboratóriu a exkurzie, Praktické cvičenie z laboratórneho
určovania nerastov a hornín, Metóda laboratórneho výskumu minerálov).
Zrušením povinnej výučby predmetu biológia a geológia v roku 1984 bola zrušená aj príprava učiteľov v aprobáciách s geológiou, predmet didaktika geológie sa
nevyučoval a odbor didaktika geológie prakticky zanikol. Ojedinele niektoré témy
didaktiky geológie prednášali v rámci didaktiky biológie.
124
6(1), 2015, p. 123–132
3
3.1
Vývoj po roku 1990
Štúdium učiteľstva akademických predmetov
s didaktikou geológie
Predmet didaktika geológie sa objavil až v 90. rokoch minulého storočia v študijných
plánoch pedagogických kombinácií na Fakulte prírodných vied v Banskej Bystrici,
kde ho prednášali do r. 1996 pre študentov učiteľstva biológie. Boli publikované práce
Mayerhofferová (1991), ktorá obsahovala študijné texty pre špecializačné štúdium
a učebné texty Vincenc (1996). Ich náplň však bola zameraná na vybrané problémy
geológie ako vedy, ktorými rozširovali a dopľňali vedomosti učiteľov a budúcich učiteľov z jednotlivých disciplín geologických vied.
V tom čase sa už začalo pripravovať otvorenie pedagogických kombinácii s geológiou na Prírodovedeckej fakulte v Bratislave. Do študijných plánov učiteľstva
geológie sme zaradili didaktiku geológie, ktorej obsahom sme síce naviazali na československú školu z 80. rokov, ale jej obsah a rozsah sme upravili tak, ako mali
v tom čase ostatné prírodovedné didaktiky na fakulte, ktorých vývoj sa medzičasom
zmenil.
Študenti učiteľstva geológie na Prírodovedeckej fakulte museli absolvovať didaktiku geológie (všeobecnú didaktiku, špeciálnu didaktiku a didaktiku praktických
cvičení) v rozsahu troch semestrov s celkovým počtom 5 hodín prednášok, 5 hodín
seminárov, 5dňovú exkurziu a pedagogickú prax, v rámci čoho sa integrovali všetky
zložky prípravy budúcich učiteľov, odborná, pedagogicko-psychologická a praktická.
Cieľom predmetu bolo aplikovať pedagogicko-psychologické a didaktické zákonitosti
na teóriu a prax vyučovania geologických poznatkov v rámci predmetov prírodopis
alebo biológia na ZŠ a SŠ. K dispozícii mali učebné texty Turanová (2000, 2004)
a Turanová & Bizubová (2002).
Všeobecná didaktika geológie poskytovala všeobecný didaktický základ aplikovaný na výučbu geológie. Náplňou prednášok boli kľúčové problémy didaktiky s dôrazom na riadenie výchovno-vyučovacieho procesu a možností jeho zefektívnenia. Študenti sa podrobne oboznámili s vyučovacím procesom, jeho jednotlivými fázami,
s uplatňovaním vyučovacích zásad, metód a organizačných foriem, pričom dôraz sa
kládol najmä na vyučovacie metódy a formy typické pre výučbu geológie – terénne
vychádzky, exkurzie, výučbu v múzeách, jaskyniach, náučných chodníkoch, praktické
laboratórne cvičenia a pokusy imitujúce geologické procesy a javy. Nezanedbateľnú
časť tvorilo aj získavanie zručnosti pri práci s učebnými pomôckami a technickými
prostriedkami (prírodniny, modely, mapy, nákresy) a didaktickou technikou využívanou v geológii.
Špeciálna didaktika geológie bola zameraná na tvorbu modelov jednotlivých typov vyučovacích hodín demonštrovaných na konkrétnych tematických celkoch učiva
geológie. Študenti získavali základné informácie o didaktickom využití príslušného
modelu, ako ho pripraviť a viesť, s jeho výhodami i ťažkosťami. Podrobne sa oboznámili aj s učebnicami pre výučbu geologickej časti učiva na základných školách
(Aubrecht et al., 1998; Kvasničková et al., 2001; Rašlová & Bizubová, 2001; Tolmáčiová & Tolmáči, 2000).
Kurz Didaktika praktických cvičení z geológie bol zameraný na získavanie didaktických vedomostí, zručností a návykov budúcich učiteľov pri praktických laboratórnych a terénnych cvičeniach s dôrazom na terénne pozorovania, zber, uskladnenie
a úpravu prírodnín, ako aj na prípravu a realizáciu geologických pokusov začleňovaných do vyučovania geológie. V rámci cvičení budúci učitelia zisťovali fyzikálne
125
6(1), 2015, p. 123–132
a chemické vlastnosti minerálov, robili jednoduché skúšky a pokusy. Pri modelových
vychádzkach a exkurziách poznávali bezprostredné okolie Bratislavy a možnosti ako
možno využiť vychádzky a exkurzie vo výučbe geológie.
Každý, ale predovšetkým učiteľ geológie, by mal poznať nielen svoje bezprostredné okolie, aj ostatné časti Slovenska, aby vedel, kam zaviesť svojich žiakov
a deti. Z tohto dôvodu študenti museli absolvovať exkurziu z geológie. Lokality
na exkurziách boli navrhované v úzkej väzbe na učebnice Aubrecht et al. (1998),
Kvasničková et al. (2001) tak, aby dokumentovali rôzne prírodné, najmä geologické
fenomény prezentované v učebniciach.
Študenti učiteľstva geológie realizovali v rámci svojej prípravy pedagogickú prax:
v 3. ročníku (jeden týždeň praxe formou hospitácií), v 4. ročníku (dva týždne praxe
formou hospitácií a samostatných výstupov, každý študent musel odučiť 3–4 hodiny)
a v 5. ročníku (tri týždne praxe prevažne formou samostatných výstupov, každý
študent musel odučiť 8–10 hodín), aby si tak overili v praxi poznatky, ktoré si osvojili
v didaktike. Podrobnejšie zameranie praxí je uvedené v práci Turanová & Bizubová
(2004).
Diplomové práce študentov učiteľstva geológie boli síce zväčša zamerané prakticky, ale nechýbala v nich ani výskumná časť realizovaná na školách, kde vykonávali
pedagogickú prax.
3.2
Ďalšie vzdelávanie v oblasti didaktiky geológie
V tomto období Prírodovedecká fakulta UK v Bratislave ponúkala aj nasledujúce
formy ďalšieho vzdelávania, ktorých podstatnou súčasťou bola didaktika geológie.
Predovšetkým najvyšší stupeň ďalšieho vzdelávania v oblasti didaktiky geológie – doktorandské štúdium v odbore Učiteľstvo, vychovávateľstvo a pedagogické
vedy v akreditovanom študijnom programe – Didaktika geológie v dennej i externej
forme. Od roku 2004 ukončilo doktorandské štúdium 6 študentov.
Od roku 2005 mohli absolventi učiteľstva geológie, geografie a environmentalistiky využiť aj ponuku na rigorózne konanie v študijnom odbore Učiteľstvo všeobecnovzdelávacích predmetov – s obhajobou práce zameranou na didaktiku geológie.
(Rigoróznu skúšku mohli v zmysle § 53 ods. 8 zákona č. 131/2002 Z. z. vykonať len
absolventi študijných programov, ktorí získali titul „magister v odbore, v ktorom
získali vysokoškolské vzdelanie, alebo v príbuznom odbore).
Katedra didaktiky prírodných vied, psychológie a pedagogiky zabezpečovala doplňujúce pedagogické štúdium pre absolventov neučiteľského smeru štúdia, ktorého
absolvovaním účastníci získali pedagogickú spôsobilosť na vyučovanie predmetov –
biológia, chémia, geografia, geológia a environmentalistika. V našom prípade bolo
určené 7 absolventom odboru geológia neučiteľského zamerania, ktorí vyučovali na
základných a stredných školách. Cieľom štúdia bolo osvojiť si vedomosti z pedagogiky, psychológie, didaktiky geológie a získať zručnosti z nových spôsobov vedenia
vyučovacieho procesu.
K ďalšiemu vzdelávaniu patrilo aj špecializačné inovačné štúdium – „Geologické
vzdelávanie, ktoré bolo určené učiteľom prírodovedných predmetov na základných
školách a gymnáziách s osemročným štúdiom, ktorí mali záujem získať 1. kvalifikačnú
skúšku obhajobou práce z geológie. Zúčastnilo sa ho 25 učiteľov z celého Slovenska,
s ročníkom narodenia 1975 až 1945. V cykle prednášok sa učitelia oboznámili aj
z najnovšími poznatkami z didaktiky geológie. Na praktických cvičeniach a exkurziách sme im ukázali, ako interpretovať geologické poznatky priamo v teréne, prácu
s mapou, ako aj rôzne spôsoby výučby geológie v teréne, múzeu, v centre mesta.
126
6(1), 2015, p. 123–132
Podstatnú časť ďalšieho vzdelávania sme realizovali v rámci riešenia projektov.
Predovšetkým to bolo riešenie didakticky zameraného projektu ESF – Inovácia vzdelania a kľúčových kompetencií učiteľov geovedného zamerania, v rámci ktorého sme
umožnili učiteľom absolvovať 1. a 2. kvalifikačnú skúšku. Učitelia vo svojich záverečných prácach sa zaoberali problematikou intergovaného vyučovania, využívania
interaktívnej tabule, geovedným vzdelávaním na základných a stredných školách,
rozvíjaním tvorivých schopností žiakov tvorbou projektov a využívaním exkurzií,
analýzou a komparáciou testov jazykovej a športovej triedy apod. Spoločným znakom týchto prác, ale aj prác učiteľov v iných aktivitách ďalšieho vzdelávania, bolo
ich praktické použitie vo vyučovacom procese. Význam kvalifikačných skúšok vzrástol po nadobudnutí účinnosti zákona o pedagogických zamestnancoch, kde sa im
transformovali na prvú alebo druhú atestáciu.
V rámci projektu Geologické exkurzie po Slovensku sme absolvovali s učiteľmi
exkurzie po Slovensku, ku ktorým dostali aj didaktický materiál vo forme informačných listov k jednotlivým lokalitám.
Výstupy projektu Katalóg náučných chodníkov Slovenska – učebná pomôcka pre
ZŠ a SŠ sú prezentované na webovej stránke.1 Na 231 informačných listoch uvádzame
podrobnú charakteristiku náučných chodníkov a ich zaujímavostí.
Cieľom projektu Multimédialna podpora geovedného vzdelávania na ZŠ a SŠ
bola elektronická podpora geovedného učiva v predmetoch prírodoveda, vlastiveda,
geografia a biológia na ZŠ a v predmetoch biológia a výberovom predmete geológia
na SŠ. Súčasťou projektu bolo aj školenie učiteľov geovedného zamerania a popularizácia geovied.
Spoluriešiteľmi projektu Agentúry na podporu výskumu a vývoja (APVV) Geovedy pre každého boli aj učitelia gymnázií s 8-ročným štúdiom. V rámci projektu
odzneli nielen prednášky, ale poskytli sme učiteľom a žiakom aj didaktický materiál
k jednotlivým témam geovedného učiva.
Voľným pokračovaním projektu Geovedy pre každého je aj v súčasnosti riešený
projekt Nové trendy v geovedách – geovedné vzdelávanie učiteľov, postavený na
vzdelávaní učiteľov, najmä v rámci Klubu učiteľov geovied. Rovnako aj pokračovanie
v súťažných prezentáciách žiakov a exkurzie pre víťazov.
Kultúrne dedičstvo inovatívnou formou bol kurz odborného vzdelávania zameraný na problematiku kultúrneho a prírodného dedičstva, ktorý riešilo občianske
združenie Strom života. Cyklus bol akreditovaný Ministerstvom školstva SR a spolufinancovaný Európskou úniou. Cieľovou skupinou boli učitelia ZŠ a SŠ, absolventi
pedagogických smerov a pracovníci centier voľného času. K základným témam projektu patrila téma: Hrady Slovenska a ich podložia.
3.3
Didaktika geológie – webová stránka
Informácie a výstupy ďalších projektov boli zverejňované na webovej stránke (momentálne neaktívna), ktorá ponúkala ucelené informácie a odkazy na ďalšie informačné zdroje z oblasti geológie a didaktiky geológie. Bola určená predovšetkým
učiteľom a budúcim učiteľom ZŠ a GY s 8ročným štúdiom ako didaktická pomôcka,
ktorú mohli využiť pri výučbe geovedného učiva v triede alebo v prírodnom prostredí.
1
Dostupné z http://www.naucnechodniky.sk
127
6(1), 2015, p. 123–132
3.4
Geopedagogika
V čase najväčšieho rozvoja didaktiky geológie dôležitú úlohu zohrala aj možnosť
publikovať v Geopedagogike, prílohe časopisu Acta Geologica Universitatis Comenianae. Samotná príloha Geopedagogika, aspoň jej časť, bola tlačená ako samostatný
časopis a bola ponúkaná učiteľom základných a stredných škôl na pravidelných stretnutiach. Žiaľ z ekonomických dôvodov bola pri transformácii časopisu Acta Geologica
Universitatis Comenianae v roku 2009 zrušená.
3.5
Medzinárodná spolupráca
V tejto dobe sa rozvíjala aj veľmi intenzívna spolupráca medzi Geologickým ústavom Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave a RNDr. D. Matějkom, CSc., z Ústavu geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Prírodovedeckej fakulty Karlovej univerzity v Prahe. Neskôr sa spolupráca rozšírila aj na
Katedru učitelství a didaktiky biologie Prírodovedeckej fakulty, ktorú zastrešovala
doc. PaedDr. RNDr. Milada Švecová, CSc., a Katedru biológie a environmentálnej výchovy Pedagogickej fakulty Univerzity Karlovej v Prahe zastrešovanou
doc. RNDr. V. Zieglerom, CSc., Vzájomná spolupráca zahŕňala organizáciu pracovných stretnutí slúžiacich na výmenu skúseností pri zostavovaní a optimalizácii
študijných plánov, organizáciu seminárov zameraných na didaktiku prírodovedných
predmetov – geológiu, biológiu, environmentalistiku, geografiu i realizáciu exkurzií.
4
Súčasnosť didaktiky geológie
Význam a dôležitosť didaktiky geológie výrazne stúpa s významom a dôležitosťou
samotnej geológie. A o význame geológie v živote asi netreba pochybovať. Veď je
to geológia, ktorá poskytuje komplexné informácie, ktoré sú podkladom pre pochopenie prírodných procesov a ekosystémov, ako aj nevyhnutný predpoklad pre
hodnotenie a racionálne využívanie surovinových zdrojov, hodnotenie zdrojov termálnych, minerálnych a obyčajných podzemných vôd. Nemenej dôležitá je aj pre
optimálne využívanie a ochranu, úložísk odpadov, vrátane rádioaktívneho odpadu,
hodnotenie geologických rizík, hodnotenie územia z hľadiska inžiniersko-geologických
faktorov, vrátane problematiky urbanizácie a zakladania stavieb, hodnotenie stavu
znečistenia prostredia toxickými látkami, ako aj hodnotenie vplyvov ľudskej činnosti
na životné prostredie a podmienok využívania územia (z Koncepcie geologického
výskumu a prieskumu územia Slovenskej republiky na roky 2007–2011 s výhľadom
do roku 2015 in Lukianenko, 2010).
Na druhej strane didaktika geológie vždy bola a nepochybne bude úzko spätá
s výučbou geológie na základných a stredných školách. A to je dôvod, prečo nás
momentálne viac trápi problém ako je geologické učivo zastúpené v učive ZŠ a SŠ,
ako otázka ako učiť geológiu. Výučba geológie na Slovensku v základných školách
dnes stojí na úplnom pokraji záujmu tvorcov pedagogických dokumentov. Výraznou
redukciou geologického učiva na základných a stredných školách sa dostala informovanosť žiakov a študentov na úplne neakceptovateľnú úroveň nielen pre učiteľov
geológie, ale aj pre učiteľov chémie (Jesenák, 2014). Podľa zistení doc. Jesenáka,
vysokoškolského učiteľa, je výsledkom toho skutočnosť, že dnešní študenti tvrdia, že
železo sa vyrába z oxidu železitého alebo že sklo sa vyrába z oxidu kremičitého alebo
z kremíka (90 % absolventov stredných škôl nevie, z čoho sa vyrába bežné sklo).
128
6(1), 2015, p. 123–132
Je paradoxné, že napriek dôležitosti informácii vychádzajúcich z geológie, je geologické povedomie u širokej verejnosti veľmi slabé a geológia nemá v štátnom vzdelávacom programe také zastúpenie, ako jej právom prináleží. V porovnaní s Českou
republikou, kde sa geologické učivo stalo súčasťou rámcových vzdelávacích programov, z učebných programov ZŠ a SŠ na Slovensku sa pomaly vytráca. V r. 2006
vyšla upravená učebnica Prírodopis 8 (Bizubová et al., 2006), v ktorej bolo geologické učivo zredukované o 40 %.
Dnes to už nie je ani Prírodopis 8, ale Biológia 8 (Uhereková & Bizubová, 2011).
Pôvodný názov predmetu prírodopis sa zmenil na biológiu. Tento nový názov predmetu (aj napriek tomu, že je v kontexte s vypracovanou špirálovitou koncepciou
výučby pre ZŠ) sa nám javí ako mätúci, pretože bios znamená život a obsahovou
náplňou ôsmeho ročníka bude predovšetkým neživá príroda. Ak je takéto pomenovanie bežné aj v iných krajinách, je to tak preto, lebo tam biológia prináša výlučne
poznatky o živých organizmoch a informácie o abiotickej zložke prírody sú zahrnuté
v inom, respektíve iných predmetoch (Lukianenko et al., 2011). Napríklad v Českej
republike z rovnakého dôvodu názov predmetu prírodopis ponechali. Preto by bolo
nanajvýš vhodné, aspoň do učebníc Biológie pre 8. ročník dať do podnadpisu názov
disciplín, o ktorých sa hovorí.
Na druhom stupni základnej školy prinášalo najviac geologických poznatkov
učivo biológie (predtým prírodopisu) v 8. ročníku, kde bola predmetom spoznávania
výlučne neživá príroda. Radikálna zmena však postihla uvedenú výučbu od školského roka 2011/2012, odkedy v Štátnom vzdelávacom programe bola pre tento
predmet a ročník vymedzená iba jedna vyučovacia hodina namiesto dvoch hodín.
Počet hodín prírodovedných predmetov na druhom stupni základnej škole predstavuje iba 9,93 % zo všetkých vzdelávacích oblastí (po pripočítaní geografie 13,36 %)
a na štvorročných gymnáziách 12,9 % (po pripočítaní geografie 16,13 %).
So znížením hodinovej dotácie sa od tohto školského roka zmenila aj obsahová
náplň a poznatky o neživej prírode, ktoré sa začali vyučovať spoločne s ekológiou
tak, ako to už bolo na gymnáziách s 8-ročným štúdiom. Časť poznatkov z geológie je
zahrnutá v učebných osnovách geografie. V ôsmom ročníku základnej školy sa na hodinách geografie preberá geologická stavba Slovenska. Geografia prináša poznatky aj
o svetových ložiskových akumuláciách nerastných surovín. Niektoré poznatky z mineralógie a kryštalografie sú zahrnuté v chémii a ojedinele sa informácie o neživej
prírode objavujú aj vo fyzike.
Na gymnáziách so 4ročným štúdiom je situácia podobná, len s tým rozdielom, že
medzi voliteľnými predmetmi už nefiguruje ani voliteľný predmet geológia. Učivo o litosfére je zastúpené v predmete Geografia, ktorého základ tvorí poznávanie stavby
zemského telesa, základných jednotiek pevnín, pohyb litosférických platní, fungovanie endogénnych a exogénnych procesov a ich vplyv na tvorbu zemského povrchu.
V texte sú tiež informácie o význame štúdia litosféry. V kontexte obsahového aj
výkonového štandardu Štátneho vzdelávacieho programu sa výrazný dôraz kladie
na získanie obrazu o prírodných katastrofách a na zdôvodnenie miest výskytu zemetrasení, cunami, sopečných erupcií, ako aj na možnosti ochrany človeka pred nimi
(varovné systémy).
Pri takomto zastúpení geologického učiva na ZŠ a SŠ sa stáva problémom príprava budúcich učiteľov na univerzitách a vysokých školách a rovnako aj príprava
učebnice. Absolvent učiteľstva geológie sa na škole stal zbytočným, ba aj učiteľ prírodovedných predmetov sa iba ťažko uplatní.
Učiteľský program s aprobáciou geológia nebol na Prírodovedeckej fakulte pri
poslednej akreditácii vôbec navrhnutý. V súčasných študijných plánoch učiteľských
129
6(1), 2015, p. 123–132
kombinácií na Prírodovedeckej fakulte v Bratislave, ale ani na iných univerzitách
v Slovenskej republike, sa predmet didaktika geológie vôbec nevyskytuje. Sľubne sa
rozvíjajúci výskum v oblasti didaktiky geológie sa zastavil. Absolventi doktorandského štúdia v študijnom odbore didaktika geológie pracujú v lepšom prípade ako
učitelia na univerzite alebo základných školách.
5
Perspektívy didaktiky geológie
Na perspektívy didaktiky geológie a učiteľstva vôbec treba pozerať vo svetle súčasného spoločenského vývoja a transformácie školstva. Pokiaľ bude také zastúpenie
geológie v učive základných škôl, aké je v súčasnosti, bude didaktika geológie a s ňou
spojená príprava učiteľov stagnovať.
Jedným z dôvodov prečo je to tak, je, že vzdelanie sa stáva tovarom a geológia,
tobôž učiteľstvo geológie nie je príliš žiadaným tovarom. Možno ďalším z dôvodov
je, že sa žiadajú rýchle výsledky bez adekvátnej finančnej podpory.
6
Záver
Je nevyhnutnou požiadavkou poskytnúť výučbe geológie a tým aj didaktike geológie rovnaké možnosti, ako majú ostatné prírodné vedy a odborové didaktiky. Je
treba kvalifikovane učiť poznávať a rozumieť prírode už malých žiakov. Ukázať im,
že existuje aj neživá príroda – horninové prostredie, ktoré je integrálnou súčasťou
prírodných vied, že geológia, resp. geovedy poskytujú nevyhnutné poznatky pre všeobecné vzdelanie, pre formovanie komplexného chápania prírody, histórie vývoja
Zeme, pretvárania jej povrchu, vytvárania základných typov reliéfu, krajinných celkov, rozdielností zloženia jej základných stavebných častí, ale aj zvláštností krajiny
a vzťahov medzi horninovým prostredím, biosférou a technosférou. Sú súčasťou prírody, jej základom, od ktorého možno odvíjať všetko ostatné.
Malo by sa urobiť všetko preto, aby sa zastúpenie geológie v učive zmenilo,
geológia bola zastúpená vo vzdelávacom štandarde a vyžadovali sa základné znalosti
geológie aj pri maturite.
Je to tým dôležitejšie, že v súčasnosti hlavným cieľom musí byť pochopenie prírody ako zdroja trvale udržateľného života na Zemi a života ako najvyššej hodnoty.
Podľa Cíleka (2002) je to najnaliehavejšia úloha, pretože dnes nám už ide o úspešné
prežitie vlastného rozvoja a zmeny, ku ktorým príde, by sme bez znalostí zemských
procesov mohli prekonať len za cenu veľkých obetí.
Možno preto alebo napriek tomu v rámci Klubu učiteľov geovied robíme prednášky, semináre, exkurzie pre učiteľov základných a stredných škôl, ktoré môžu
prispieť k odbornej a didaktickej príprave učiteľov.
Poďakovanie
Príspevok vznikol vďaka projektom APVV LPP-0130-09 „Geovedy pre každého
a KEGA 088UK-4/2013 „Nové trendy v geovedách – geovedné vzdelávanie učiteľov.
130
6(1), 2015, p. 123–132
Literatúra
Aubrecht, R., Bizubová, M., Hantabálová, I., Pivko, D., Uhereková, M. & Zagoršek, K.
(1998). Prírodopis pre 8. ročník základných škôl. Bratislava: SPN.
Bizubová, M., Uhereková, M., Pivko, D., Hantabálová, I. & Aubrecht, R. (2006).
Prírodopis pre 8. ročník základných škôl. Bratislava: Expol pedagogika.
Cílek, V. (2002). Metodické pokyny pro učitele k učebnici Přírodopis IV. Praha: Scientia.
Dostál, P. (2010). Didaktika biologie – vývoj a současnost. Scientia in educatione, 1(1),
125–132.
Hrinda, J. & Hvožďara, P. (1981). Geológia, odborno-metodická príručka na vyučovanie
v 1. ročníku gymnázia. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo.
Jesenák, K. (2014). Poznámka k súčasnému vzťahu medzi geológiou a chémiou na
slovenských akademických pracoviskách. In ChemZi 10 (36–37). Bratislava.
Kočárek, E. (1978). Základy didaktiky geológie. 1. a 2. část. Praha: SPN.
Kvasničková, D., Jeník, J., Tomka, J., Froněk, J., Bizubová, M. & Uhereková, M. (2001).
Biológia 4 pre 4. ročník osemročných gymnázií. 1. vydanie, (1–151). Bratislava:
Slovenské pedagogické nakladateľstvo.
Lukianenko, Ľ, Turanová, L. & Bizubová, M. (2011). Geológia – téma pre
interdisciplinárne vyučovanie prírodovedných predmetov. Interdisciplinárny dialóg
odborových didaktík [CD-ROM]. Ružomberok: Verbum.
Mayerhofferová, B. (1991). Vybrané kapitoly z geológie a teórie jej vyučovania
v základnej a strednej škole. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo.
Pauk, F. (1979). Didaktika geologických věd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství.
Rašlová, M. & Bizubová, M. (2001). Prírodopis pre 9. ročník základných špeciálnych
škôl. Bratislava: EXPOL Pedagogika.
Štván, F. & Navrátil, S. (1973). Kapitoly z didaktiky geologie. Pedagogická fakulta Ústí
nad Labem.
Tolmáčiová, T. & Tolmáči, L. (2000). Prírodopisný zošit pre 8. ročník základných škôl.
Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, s. r. o.
Turanová, L. (2000). Didaktika geológie 1 – Všeobecná didaktika geológie. 1. vydanie,
Bratislava: Univerzita Komenského.
Turanová, L. (2004). Didaktika geológie 2 – Špeciálna didaktika geológie. 1. vydanie,
Bratislava: Univerzita Komenského.
Turanová, L. & Bizubová, M. (2002). Didaktika geológie 3 – didaktika praktických cvičení
z geológie. 1. vydanie, Bratislava: Univerzita Komenského.
Turanová, L. & Bizubová, M. (2004). Pedagogická prax študentov učiteľstva geológie –
skúsenosti a problémy. In Cesty demokracie vo výchove a vzdelávaní 8 (271–274).
Bratislava: Pedagogická fakulta Univerzity Komenského.
Turanová, L. & Bizubová, M. (2009). Ďalšie vzdelávanie učiteľov geovedného zamerania.
In Lifelong learning of teachers, Book series EDUCO 2009, No. 7 (83–87). Tribun EU,
Czech University of life sciences in Prague.
Uhereková, M. & Bizubová, M. (2011). Biológia pre 8. ročník základných škôl a 3. ročník
gymnázia s osemročným štúdiom. Bratislava: SPN.
131
6(1), 2015, p. 123–132
Vincenc, Š. (1975). Príspevok k teórii vyučovania geológie na základnej škole. In Acta
facultatis paedagogicae. Banská Bystrica, Bratislava: SPN.
Vincenc, Š. (1996). Vybrané kapitoly z didaktiky školskej geológie. Banská Bystrica: UMB
Banská Bystrica, Fakulta prírodných vied.
Lídia Turanová, [email protected]
Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta
Klub učiteľov geovied
Mlynská dolina, 842 15 Bratislava
Ivan Ružek, [email protected]
Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta
Katedra fyzickej geografie a geoekoĺógie
Mlynská dolina, 842 15 Bratislava
132
6(1), 2015, p. 123–132
p. 133–143
ISSN 1804-7106
Hodnotenie zručností v bádateľsky orientovanej
výučbe biológie
Ivana Slepáková, Katarína Kimáková
Abstrakt
Medzinárodný projekt 7RP ESTABLISH bol zameraný na vývoj metodických materiálov pre širšie uplatnenie výučby aj prírodných vied založenej na bádaní (IBSE – Inquiry
Based Science Education). Na ich tvorbe a implementácii do výučby sa podieľalo 11 partnerov. Na Slovensku bolo do pilotného projektu zapojených viac než 40 učiteľov biológie,
chémie a fyziky ZŠ a SŠ. Skúsenosti z projektu ESTABLISH ukázali, že učitelia mali pri
implementácii IBSE pocit straty kontroly nad vyučovaním, pretože nevedeli ako identifikovať a hodnotiť rozvoj bádateľských zručností žiakov. Chýbajú vhodné nástroje, ktoré by
učiteľom v tomto procese pomohli. Tvorbe nástrojov sa venuje nadväzujúci projekt 7RP
SAILS. Učitelia, ktorí overujú IBSE v praxi, sa zúčastňujú prípravného vzdelávania zameraného aj na hodnotenie. Partneri v projekte SAILS vychádzajú pri tvorbe metodík z ich
praktických skúseností. V príspevku je uvedený konkrétny príklad hodnotiaceho nástroja
vytvoreného na základe prípadových štúdií z výučby prírodovedných predmetov. Prípadové štúdie z projektu SAILS prispeli k formovaniu všeobecnejšieho postupu tvorby kritérií formatívneho a následne sumatívneho hodnotenia žiackeho bádania. Prvým krokom
je selekcia konkrétnej zručnosti, ktorú chce učiteľ sledovať, a definovanie nevyhnutného
základu, ktorý sa ďalej rozvíja, upevňuje a rozširuje. Učiteľ poskytuje priebežne spätnú
väzbu žiakovi formou dialógu o tom, v ktorej fáze zvládania zručnosti sa nachádza a na
čom musí v ďalšom kroku pracovať. Podklad pre sumatívne hodnotenie žiaka predstavuje
najvyšší stupeň danej zručnosti, ktorú dosiahol za hodnotené obdobie.
Klíčová slova: formatívne hodnotenie, sumatívne hodnotenie, bádateľské zručnosti,
spätná väzba.
Assessment of Skills in Inquiry
Based Biology Education
Abstract
International project FP7 ESTABLISH was focused on the development of methodological materials for wider use of inquiry based education (IBSE – Inquiry Based Science
Education). Eleven partners participated in the creation and implementation of these materials in teaching. In Slovakia, the pilot project involved 40 teachers of biology, chemistry
and physics at lower and higher secondary schools. It transpired that the teachers felt loss
of control over teaching IBSE because they did not know how to identify and assess the
133
development of pupils’ inquiry skills. There is a lack of appropriate instruments, which
could help teachers in this process. The preparation of assessment tools of inquiry skills in
IBSE is done within project SAILS FP7. Teachers who trial IBSE in practice participate
in preparatory training focused on assessment. The creation of methods in SAILS project
is based on their practical experience. The paper presents a concrete example of the assessment tool created on the basis of case studies of science teaching practise. Case studies
of SAILS project contribute to shaping a more general procedure of formative and also
summative assessment of pupils’ inquiry. The first step is the selection of a particular skill
the teacher wants to assess and also the definition of the essential foundation, which is
further developed, consolidated and expanded. The teacher provides continuous feedback
to the pupil in a dialogue about how his/her skills develop and what he/she should work
on. The basis for summative assessment of the pupil represents the highest level of the
skills he/she achieved during the assessment period.
Key words: formative assessment, summative assessment, inquiry skills, feedback.
1
Súčasný stav prírodovedného vzdelávania
a jeho smerovanie
Neustály rozvoj technológií a modernizácia životného štýlu ovplyvňujú vývoj všetkých oblastí v súčasnom svete. Preto aj v didaktikách prírodovedných predmetov
je v súčasnosti nevyhnutná zmena v príprave študentov, z ktorých je potrebné
vyformovať úspešné osobnosti zajtrajška očakávané na pracovnom trhu, teda všestranné vytrvalé individuality schopné riešiť s nadhľadom problémové situácie. Prírodovedné vzdelávanie môže poskytnúť študentom možnosť rozvíjať všeobecné bádateľské schopnosti, získať špecifické zručnosti pre vlastné objavovanie a pochopiť
prírodovedné pojmy a princípy (Edelson, Gordin & Pea, 1999).
Slovensko sa ocitlo pod priemerom v štúdiách PISA, nielen v oblasti prírodovedných kompetencií, ale aj v riešení problémových situácií. Slovenskí žiaci sú druhí
najmenej vytrvalí spomedzi testovaných krajín, pričom index vytrvalosti žiakov vyjadruje ochotu riešiť zložité problémy (Šiškovič & Toman, 2014). Zvýšiť pocit istoty
riešiť problém sa dá častejším stretom žiaka s problémom, aby rozvíjal schopnosť
využívať získané vedomosti a spôsobilosti v každodennom živote.
Potreba zlepšiť naše doterajšie podpriemerné výsledky v prírodovednej gramotnosti by mala upriamiť pozornosť didaktikov ako aj učiteľov na také metódy, ktoré
rozvíjajú kritické myslenie a spôsobilosti riešiť problémy a dochádza pri nich k posunu podielu práce smerom k žiakovi, teda aktivizujú žiaka. Zaradenie praktických
aktivít do tematického plánu učiteľa a ich samotná realizácia vytvára podmienky
pre zmenu prístupu žiaka k výučbe alebo prehĺbenia vzťahu k prírode a k prírodovednému predmetu. Tieto podmienky možno ešte posilniť zavádzaním bádateľsky
orientovaných úloh. V rámci viacerých projektov 7RP (Primas, ESTABLISH, Fibonacci) vznikli metodické materiály pre širšie uplatnenie výučby prírodných vied
založenej na bádaní. Pod takto orientovanou výučbou sa rozumie prístup označovaný v anglickom jazyku ako IBSE (Inquiry-Based Science Education). Český ekvivalent tohto pojmu je „Badatelsky orientované vyučování so zaužívanou skratkou
BOV (Papáček, 2010). V slovenskej literatúre sa stretávame aj s inými pojmami
označujúcimi rovnaký koncept, napr. „výskumne ladená koncepcia prírodovedného
vyučovania (Held et al., 2011).
V slovenských školách bojujú mnohí učitelia s nedostatočnou časovou dotáciou
a mnohokrát aj materiálnou výbavou pre prírodovedné predmety vrátane biológie, čo
134
6(1), 2015, p. 133–143
ich môže čiastočne odrádzať od implementácie bádateľských aktivít, ktorých podstatou je vytvorenie priestoru pre aktívnu činnosť žiaka. Mnohé bádateľsky orientované
aktivity sú však časovo zvládnuteľné a na materiálne vybavenie nenáročné.
Učiteľ, ktorý sa usiluje zapojiť žiakov do praktických aktivít, síce upúšťa od časovo úspornej demonštrácie, ale žiakom zadáva úlohy, kde postupujú výlučne podľa
daných krokov, ba niekedy vopred poznajú aj výsledok. Zväčša tak nedochádza
k rozvoju kritického myslenia ani spôsobilosti formulovať a riešiť problém, a často
ani samotný žiak nie je dostatočne motivovaný k lepšiemu výkonu. Priestorom pre
zvyšovanie ochoty zapojiť sa do vyučovacieho procesu a riešiť problém je zavádzanie takých praktických úloh, pri ktorých žiak častejšie na problém narazí, potrebuje
ho formulovať a navrhnúť postup riešenia. Príkladom takýchto úloh sú bádateľsky
orientované aktivity. Mnohé z týchto aktivít sú voľne dostupné na internete ako výsledok spolupráce učiteľov z viacerých krajín v rámci rôznych projektov. Samotní
učitelia však nie sú pripravení po takomto materiáli siahnuť. Implementácia IBSE do
prírodovedných predmetov na Slovensku poukazuje na potrebu vzdelávania učiteľov
zameraného na širšie využite bádateľských metód výučby, na rozvoj prírodovednej
gramotnosti, ako aj na hodnotenie bádateľských zručností a uplatnenia spätnej väzby
pri hodnotení. Dlhodobým cieľom by malo byť, aby kreatívny učiteľ bol schopný samostatne vypracovať návrhy IBSE úloh a prispôsobiť si kritériá hodnotenia zručností
rozvíjaných v téme, ktorú práve vyučuje.
2
IBSE – cesta aktivizácie žiaka
Na zlepšenie pocitu istoty žiaka pri riešení problému je často využívané problémové
vyučovanie predstavujúce veľmi rozšírenú koncepciu vyučovania, ktorej snahou je
rozvíjať tvorivé myslenie, tvorivé schopnosti žiakov a ich samostatnosť. Na rozdiel od
obvyklých prístupov k výučbe, v ktorých učitelia navodia problém až po tom, čo žiaci
získali relevantný obsah vedomostí a zručností pri koncepcii problémového vyučovania, sa žiaci učia už počas hľadania riešenia problémov (Chin & Chia, 2005). Ani pri
tejto stratégii však žiaci nie sú vždy nútení formulovať predpoklad a hľadať dôkazy
pre fungovanie vlastných návrhov a riešení. Spätnú väzbu čakajú často od učiteľa,
ktorý spravidla aj hneď zhodnotí, či žiakom navrhované riešenie je správne alebo nesprávne. V bádateľsky orientovanej výučbe by mali dôkazy správnosti hľadať a nájsť
sami žiaci. Účasť žiakov na bádaní podporuje potrebu klásť otázky, navrhovať hypotézy pre formovanie predpokladov, použitie nástrojov na zhromažďovanie a analýzu
získaných dát, formulovať závery na základe empirických dôkazov, argumentovať,
prezentovať svoje poznatky a použiť široké spektrum rozumových stratégií, ktoré
zahŕňajú kritické, kreatívne, kauzálne a logické myslenie (Olson & Loucks-Horsley,
2000; Minstrell & van Zee, 2000).
V konštruktivistických vyučovacích prístupoch vrátanie problémového vyučovania zohráva učiteľ rolu sprievodcu a facilitátora žiaka vo vzdelávacom procese
(Erdogan & Senemoglu, 2014). Tak ako pedagógovia vedú žiakov, ako by mali riešiť
každodenné situácie, tak je potrebné žiakom ukázať riešenie zložitejších problémov
v širšom ponímaní. Ide o problémy, ktoré riešia vedci, aby nám zabezpečili pohodlnejší každodenný život. Teda ukázať žiakom ako pracuje vedec, veď koniec koncov
v prírodných vedách je bádanie prirodzené. Z tohto hľadiska je pomerne dôležité
poznať predstavu žiaka o práci vedca a o vedcovi samotnom. Žiaľ, neexistujú informácie o tom, ako si súčasný žiak predstavuje „biológa, a aj preto by mal byť
v budúcnosti zameraný výskum na to, ako žiak vzhliada na učiteľa biológie, biológa
135
6(1), 2015, p. 133–143
profesionála a na vedca (Prokop et al., 2007). Čas učiteľa sa dá využiť lepšie ako
prerozprávaním textov z učebníc. Podľa príručky Introduction to Formative Assessment (2006) skúsenosti a výskum poukazujú na to, že samotné učenie o „správnych
vedeckých ideách nemusí nutne zmeniť porozumenie žiakov a je pravdepodobnejšie,
že zmena nastane, keď si sami overia vlastné hypotézy.
Príprava učiteľa na realizáciu bádateľskej aktivity vyžaduje istú dávku kreativity. Učiteľ by taktiež mal byť schopný analyzovať jednotlivé kroky bádateľského
cyklu, ktorým žiaci pri bádaní prechádzajú a vopred určiť, aký stupeň bádania bude
aplikovať. Nižšie uvádzame 6 krokov bádateľského cyklu, ako ich podrobne popisuje
vo svojej štúdii Llewellyn (2002). Realizácia bádateľsky orientovanej výučby je založená na takých aktivitách, ktorých podstatou je prechádzanie jednotlivými krokmi
bádateľského cyklu: 1 – identifikuj problém, 2 – formuluj predpoklad/hypotézu, 3 –
naplánuj postup/pokus na overenie predpokladu, 4 – realizuj prieskum/pokus, zhromaždi a spracuj údaje, 5 – odhaľ súvislosti a formuluj záver, 6 – predstav výsledok
ostatným a diskutujte o ňom. Z diskusie môže vzísť nový problém. Cyklus, pri
ktorom študenti skúšajú postupovať ako vedci, je možné uskutočniť na viacerých
úrovniach samostatnosti, ako uvádzame nižšie.
Na schéme (obr. 1), ktorú sme vytvorili prepojením bádateľského cyklu upraveného podľa Llewellyna (2002) a stupňov bádania podľa Wenninga (2005), môžeme
vidieť, akou mierou je žiak zapojený do bádania. Pri bežných praktických aktivitách,
kde nie je využitá metóda IBSE, umožňuje učiteľ žiakom realizáciu prevažne takých
úloh, kde postupujú výlučne podľa vopred daného návodu. IBSE vyžaduje interaktivitu, kde žiaci sú nútení pri I. stupni bádania logicky uvažovať, pri II. stupni zapojiť
aj praktické zručnosti, pri III. stupni samostatne plánovať postup, pri IV. stupni formulovať bádateľský problém viazaný určitou témou. Najvyšší V. stupeň, otvorené
bádanie, umožňuje žiakom prechádzať všetkými krokmi bádateľského cyklu, pričom
problém žiaci objavujú samostatne. Väčšinou je tento stupeň bádania realizovaný
formou projektu.
Obr. 1: Aktívne kroky bádateľského cyklu IBSE realizované žiakom (od prvého po šiesty)
prepojené so stupňami bádania – I. Interaktívna demonštrácia, II. Riadené objavovanie,
III. Riadené bádanie, IV. Viazané bádanie (na tému), V. Otvorené bádanie (Kimáková et
al., 2014)
136
6(1), 2015, p. 133–143
3
Implementácia a diseminácia IBSE
Tak ako v mnohých iných krajinách, aj na Slovensku dochádza v posledných rokoch
k zmene spôsobu výučby smerom k aktivizácii žiakov v edukačnom procese. Jednou z možností, ako zvýšiť zapojenosť žiaka do vyučovania a jeho aktívny prístup
k vzdelávaniu, je zavádzanie aktivizujúcich metód a nových prístupov vo vzdelávaní prírodovedných predmetov. Tvorbou, pilotovaním, implemetáciou a samotnou
disemináciou týchto spôsobov výučby sa zaoberá množstvo medzinárodných projektov. Jedným z takýchto projektov bol projekt 7RP ESTABLISH, ktorého výučbové
materiály ako pre žiakov, tak aj pre učiteľov poskytujú prostriedky na zavádzanie
a využívanie bádateľských metód vzdelávania do výučby biológie, chémie a fyziky.
Do tohto projektu bolo zapojených 11 krajín. Na Slovensku uplatnilo v praxi IBSE
v sekundárnom vzdelávaní viac ako 40 vopred zaškolených učiteľov prírodovedných
predmetov. V priebehu implementácie bádateľských aktivít sa učitelia stretli s množstvom nejasností, ktoré vyústili do potreby navrhnúť a zosúladiť hodnotiace nástroje
pre IBSE. Na ich tvorbe sa v rámci projektu SAILS podieľajú tiež aj slovenskí učitelia prírodovedných predmetov na druhom stupni ZŠ a SŠ. Do problematiky IBSE
bolo na Univerzite Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach a na ŠPÚ v Bratislave doteraz
zaškolených približne 150 učiteľov.
4
Všeobecné kritériá pre hodnotenie
zručností na základe prípadových štúdií
Vzhľadom na to, že pri IBSE sa jedná o komplexné činnosti, kde pri vyšších stupňoch
bádania žiaci realizujú samostatne viac krokov bádateľského cyklu, učiteľ sa musí
pred realizáciou konkrétnej bádateľskej aktivity rozhodnúť, na ktorú zručnosť bude
orientovať hodnotenie. V každom postupe sú kľúčové momenty, ktoré sú vhodné na
hodnotenie vybraných bádateľských zručností, pričom sa nemusia sledovať zručnosti
vo všetkých krokoch bádateľského cyklu.
Ak chce učiteľ maximalizovať úspech študentov, musí hodnotenie vnímať ako
učebnú pomôcku počas vyučovacieho procesu a ako nástroj na určenie toho, či žiak
danej problematike porozumel (Hung et al., 2010). Kľúčová otázka zameraná na
hodnotenie by mohla byť: „Čo je jeho základom – cieľom? (Stobart, 2008). Všeobecne existujú na túto otázku dve odpovede: pomôcť študentom v priebehu učenia
sa alebo zistiť, čo sa naučili v určitom čase (Harlen, 2013). Oba aspekty by mal byť
učiteľ schopný počas realizácie IBSE identifikovať a brať do úvahy.
Ako dokazujú výsledky štúdií Freedmana (1997) a Prokopa (2007), používanie
živých organizmov na hodinách biológie môže byť kľúčovým faktorom zlepšenia postojov žiakov k predmetu biológia. Práve preto aj biologické bádateľské aktivity by
mali byť zamerané aj na prácu so živým materiálom. Vzhľadom na túto skutočnosť
sme pre naše štúdie zvolili aktivity , kde vo väčšine prípadov boli objektom bádania živé organizmy. Pri realizácii bádateľských aktivít je vhodné použiť pre žiakov
pracovné listy, aby žiaci boli vedení k písaniu si poznámok a otázok, ktoré rozvíjajú
ich vlastné bádanie (Hung et al., 2010). Tento fakt sa potvrdil aj pri realizácií bádateľských aktivít učiteľmi z praxe, najmä s mladšími a menej skúsenými žiakmi. Je
dôležité, aby si žiaci osvojili vhodné spôsoby záznamu údajov a vyjadrenia výsledku,
ako sú tabuľky a grafy, a vedeli ich neskôr sami navrhnúť.
V projekte SAILS vznikol na základe prípadových štúdií z aktivít pre predmety
fyzika, chémia a biológia nástroj vo forme tabuľky, ktorá pomáha učiteľom formuloScientia in educatione
137
6(1), 2015, p. 133–143
vať vlastné kritériá hodnotenia zručností a odstupňovať jednotlivé úrovne ich zvládania žiakom. Na základe pilotovania viacerých navrhnutých spôsobov formatívneho
hodnotenia zručností v praxi sa vopred premyslené odstupňovanie úrovní ukazuje
ako praktická a ľahko aplikovateľná pomôcka pre učiteľa. Najnižšiu zo štyroch úrovní
predstavuje základná zručnosť, ktorú žiak následne rozvíja a upevňuje. Na najvyššej
úrovni je schopný zručnosť samostatne rozšíriť prepojením teoretických vedomostí
s podstatou fundamentálnych javov. Hodnotenie je formulované pozitívne a popisuje
aktuálny stav zvládnutia zručnosti konkrétnym žiakom. Je aditívne, to znamená, že
k dosiahnutej úrovni zručnosti sa pridáva jeho vylepšenie novými prvkami. Žiak je
so svojím hodnotením oboznámený v dialógu s učiteľom počas činnosti. Zároveň
dostáva informáciu, ako môže svoju zručnosť zlepšiť, aby sa dostal o úroveň vyššie.
Sumatívne hodnotenie vychádza z najlepšieho dosiahnutého výkonu žiaka v danej
zručnosti po niekoľkokrát opakovanom formatívnom hodnotení počas klasifikačného
obdobia. Ak žiak pozná kritériá jednotlivých úrovní, dokáže lepšie aj sám rozpoznať,
na ktorej úrovni zvláda zručnosť a čo musí urobiť, aby sa zdokonalil.
5
Kritériá hodnotenia na konkrétnych
príkladoch IBSE
Počas implementácie IBSE realizovali učitelia vybrané bádateľské aktivity so žiakmi
ZŠ a SŠ (4 členné skupiny žiakov) a následne navrhovali vhodné kritériá hodnotenia zručností žiakov. Nižšie uvádzame príklady dvoch aktivít a návrhy hodnotenia
zručností, ktoré vychádzajú z prípadových štúdií.
Prvá aktivita bola zameraná na skúmanie intenzity fotosyntézy v alginátom
imobilizovaných zelených riasach, pri rozličnej intenzite svetla, na základe farebnej zmeny indikátora CO2 (tab. 1). Realizovali ju učitelia na ZŠ so žiakmi 6. ročníka
a na SŠ so žiakmi 1. ročníka na dvoch za sebou radených vyučovacích hodinách.
Tematické zameranie aktivity je súčasťou ŠVP ISCED2 a ISCED3. Žiaci už poznali
pojem a význam fotosyntézy na úrovni ZŠ, resp. SŠ. Žiaci 6. ročníka ZŠ rekapitulovali podstatu fotosyntézy v podobe riadeného rozhovoru, ktorý ich viedol k záverom,
že ide o proces v tele rastliny, keď anorganické látky (voda a oxid uhličitý) za prítomnosti svetla produkujú cukor, pričom sa uvoľňuje kyslík. Ostatné organické látky sú
produkované v bunkách premenou cukrov. Žiaci SŠ boli schopní formulovať podstatu
fotosyntézy samostatne. Učitelia poznajúc postup identifikovali tri kľúčové zručnosti
vhodné pre hodnotenie. Keďže šlo o riadené bádanie, žiaci mali samostatne naplánovať určité kroky postupu. Biologický materiál predstavovali alginátové guličky
obsahujúce zelené riasy, ktoré pripravili žiaci podľa návodu. Učitelia pri plánovaní
experimentu sledovali, aký postup si žiaci zvolili pre rozdelenie biologického materiálu do troch vzoriek, aby dosiahli čo najpresnejší výsledok pokusu. Ďalej učitelia
sledovali rozmiestnenie vzoriek do rôznej vzdialenosti od svetelného zdroja a odôvodnenie zvolenej vzdialenosti. Pri formulácii záverov sledovali uvažovanie žiakov.
Otázky učiteľa podporujúce bádanie pri tejto aktivite môžu byť nasledovné:
„Ktoré pomôcky potrebuješ na rozdelenie alginátových guličiek do troch rovnakých
nádob tak, aby bolo v každej nádobe rovnaké množstvo?, „Ako umiestniš jednotlivé
vzorky do rôznej vzdialenosti od zdroja svetla tak, aby nastala čo najviditeľnejšia
farebná zmena indikátora?. Tieto otázky je vhodné klásť najmä mladším žiakom,
nakoľko ešte nemajú ucelené poznatky z danej problematiky ani dostatok skúseností
so samostatným plánovaním pokusu. V 1. ročníku SŠ učitelia nepociťovali potrebu
138
6(1), 2015, p. 133–143
Tab. 1: Príklad návrhu podkladu pre hodnotenie niektorých zručností žiakov pri
realizácii bádateľskej aktivity o intenzite fotosyntézy
Zručnosť
Rozdelenie
materiálu
Základ
navrhne
metódu
(váženie,
počítanie
guličiek,
meranie
objemu)
Rozmiestnenie precízne
vzorky
rozloží vzorky
Rozvoj
+ zdôvodní
návrh metódy
Upevnenie
+ odborne
argumentuje
pre voľbu
metódy
Rozšírenie
+ porovnáva
metódy (ich
rýchlosť
a presnosť)
+ rozloží
vzorky
v primeraných
vzdialenostiach
a zaznamená
čas pôsobenia
svetla
+ odhadne
optimálnu
veľkosť
kvapky, odsaje
prebytočnú
vodu, preparát
je bez
vzduchových
bublín
+ vystihne
charakteristické znaky
objektu
+ uvádza
praktické
dôvody pre
odstupy
vzoriek (dĺžka
stola)
+ uvádza
dôvody
založené na
podstate
fotosyntézy
+ primerané
množstvo rias
v preparáte,
dajú sa dobre
pozorovať
+ manipuluje
s preparátom
(napr. pridá
činidlo, farbivo
a odsáva
z druhej
strany vodu)
+ zvláda
schematický
nákres,
primeraná
veľkosť,
mierka
+ posúva
preparát,
chápe princíp
prevráteného
obrazu
+ popíše
načrtnutý
objekt,
vysvetlí
detaily
Zhotovenie
natívneho
preparátu
položí riasy do
kvapky vody
na podložné
sklo a prikryje
krycím
sklíčkom
Nákres
rozpozná
objekt
Mikroskopovanie
založí preparát + mení
a zaostrí na
zväčšenie
objekt
139
+ ovláda aj
ďalšie funkcie
zariadenia
(napríklad
clona), chápe
fyzikálne
princípy
6(1), 2015, p. 133–143
zamerať otázku na detaily, otázka napríklad znela: „Ako rozdelíte biologický materiál do troch rovnakých nádob, aby ste dosiahli v závere experimentu čo najpresnejší
výsledok? Niektorí žiaci síce pracovali precízne pri delení materiálu, zvažovali meranie objemu, váženie alebo či použiť vo vzorkách rovnaký počet alginátových guličiek,
ale vzdialenosti medzi vzorkami volili príliš malé. Iní žiaci zaznamenali čas pôsobenia svetla na vzorky a vzorky rozmiestnili do väčších vzdialeností, ale ani tie neboli
ešte postačujúce na zaznamenanie dobre viditeľných farebných zmien indikátora. Žiaci, ktorých zručnosti hodnotili učitelia pri tejto úlohe ako upevnené, boli schopní
odôvodniť príčinu farebných zmien vo vzorkách na základe informácií o podstate
indikátora CO2 . Najlepšie zručnosti a schopnosti bádania prejavili tí žiaci, ktorí boli
schopní vysvetliť podstatu experimentu na základe vedomostí o fotosyntéze. Súčasťou aktivity realizovanej žiakmi SŠ bolo zhotovenie natívneho preparátu rias a ich
pozorovanie pod mikroskopom. Vyplnili tým čas, kým čakali na výsledok pokusu.
Mladší žiaci potrebovali viac času na zaznamenanie postupu. Nasledujúca tabuľka
predstavuje ukážku učiteľmi formulovaných úrovní zvládania sledovaných zručností.
Slúžila im ako podklad pre spätnú väzbu smerom k žiakom.
Ďalšou aktivitou v rámci pilotovania hodnotiacich nástrojov projektu SAILS
bola aktivita o životných podmienkach bezstavovca – žižiavky obyčajnej (Porcellio
scaber 1 ). Bezstavovce žijúce v okolí ľudských obydlí je téma ISCED2 v 6. ročníku,
aktivita sa mohla realizovať v rámci štandardnej vyučovacej hodiny. Učiteľ sa na
predchádzajúcej hodine spýtal žiakov, čo si predstavujú pod pojmom žižiavka. Žiakom sa zdal tento názov neobvyklý. Tento pojem u nich vyvolal potrebu používať
slová: pichľavý (žihadlá), horúci (žíža), vypaľovanie (žíhanie), dážďovka (z českého
jazyka „žížala) a ďalšie. Žiaci mali záujem toto slovo preskúmať, a tak ich domácou
úlohou na ďalšiu hodinu, kedy bola aktivita realizovaná, bolo nájsť obrázok žižiavky
na internete. Žižiavky sa často ukrývajú a majú fádnu farbu. Aj keď na prvý pohľad,
po hľadaní obrázka žižiavky mali žiaci obavy ohľadom veľkosti a vzhľadu tohto bezstavovca, keď si uvedomili pri prvej manipulácii s nimi, aké sú malé, pracovali s nimi
počas experimentu veľmi ochotne. Väčšina žiakov si ich nikdy predtým nevšimla, no
našli sa aj takí, ktorí po vyhľadaní obrázka na internete sa rozpamätali, že tohto
bezstavovca poznajú. V rozhovore riadenom učiteľom žiaci formulovali predpoklad
o tom, aké životné podmienky žižiavky uprednostňujú. Je pravdepodobné, že žiaci na základe vlastnej skúsenosti uvedú tmavé a vlhké prostredie. Niektorí žiaci,
ktorí žižiavku nepoznali, argumentovali skôr pre suché slnečné prostredie. Bádateľskú
otázku si žiaci kládli sami počas rozhovoru s učiteľom: „Ako by sme mohli dokázať,
či žižiavka uprednostňuje vlhké prostredie pred suchým a tmavé pred svetlým?.
Žiaci pracovali so živým materiálom opatrne. Svoje postrehy si zaznamenávali do
pracovných listov, ktoré v prvej časti obsahujú slová (teplo, tma, svetlo, . . . ). Tie im
pomohli formulovať predpoklad. K dispozícii bol pracovný list so stručným návodom
na realizáciu pokusu. Žiaci pracovali v 4 členných skupinách a k dispozícii mali na
výber rôzne pomôcky. Učitelia sledovali formuláciu výskumných otázok a hypotéz,
ako aj plán experimentu vyjadrený jednotlivými žiakmi. Je rozdiel, či žiak vyjadrí
svoj predpoklad „žižiavke sa sucho nepáči alebo ho formuluje „ak sa môžu žižiavky
dostať na suchý alebo mokrý papier, pôjdu na mokrý. Tabuľka 2 obsahuje úrovne
hodnotených zručností pri aktivite o životných podmienkach žižiavok.
Spätnú väzbu poskytuje učiteľ pri formatívnom hodnotení žiakom priebežne vo
forme dialógu, pričom si pomáha tabuľkou kritérií na hodnotenie. Učitelia nemajú
chápať kritériá naformulované v uvedených tabuľkách ako niečo dané alebo rigidné,
1
Dostupné z http://www.experimentuj.eu/typ experimentu/biologie/
140
6(1), 2015, p. 133–143
Tab. 2: Príklad návrhu podkladu pre hodnotenie niektorých zručností žiakov pri
realizácii bádateľskej aktivity o životných podmienkach žižiavky obyčajnej
Zručnosť
Kladenie
otázok
Základ
Kladie otázky
ako
Vedia žižiavky
plávať? Ako
dlho žijú?
Plánovanie
pokusu
Plánuje
extrémne
podmienky, či
žižiavky
v niektorých
podmienkach
ne/prežijú
(vlhko alebo
sucho)
Výrok
vychádza zo
zvedavosti, nie
je reálne
testovateľný
Formulovanie
hypotézy
Rozvoj
+ otázky sa
týkajú
podmienok
prostredia,
v ktorom
žižiavky žijú.
(svetlo, teplo,
vlhkosť)
+ uvedomí si
vplyv
prostredia na
život žižiavky,
navrhne suché
a vlhké
prostredie –
porovnanie
Upevnenie
+ uvažuje
o možnom
vplyve
podmienok na
správanie
žižiavok
+ výrok
vychádza
z vlastnej
skúsenosti, je
reálne
testovateľný
+ výrok
vychádza
z vedomostí
a skúseností
+ navrhne aj
tmavé
a svetlé –
porovnanie
Rozšírenie
+ špecifikuje
podmienky
prostredia
(intenzita
svetla,
optimálna
vlhkosť
a teplota)
+ kombinuje
suché alebo
vlhké
s tmavým
alebo
svetlým –
porovnanie,
nový nápad na
pokus
+ zdôvodní,
prečo testovať
práve tento
výrok
môžu ich meniť podľa vlastnej skúsenosti. Väčšinou je výhodné formulovať ich de
novo podľa IBSE témy a zvolených kľúčových zručností, ktoré sa v priebehu určitej
aktivity dajú rozvíjať. Upriamiť pozornosť žiaka na to, kam má smerovať ďalšie
zlepšovanie jeho zručností, môže učiteľ aj poukázaním na to, ako pracuje iný žiak,
ktorý už dosiahol o stupeň vyššiu úroveň. Nie je vhodné od začiatočníka požadovať
komplexnú rozšírenú zručnosť. Dôležité je, aby sa posunul z ovládania základu na
rozvoj. V práci spolužiaka, ktorý je od neho len o stupeň lepší, môže mať vzor,
cieľ sa mu nebude zdať taký nedosiahnuteľný. Aj preto je práca v skupinách pri
realizácii IBSE vítaná. Ak je čas, žiaci pri odchode z hodiny vyplnia jednoduchú
kartu sebahodnotenia, kde odpovedajú na otázky typu: „Kto zo skupiny pracoval
najaktívnejšie?, „Bol tvoj nápad na realizáciu pokusu dnes použitý?, „Potvrdil sa
tvoj predpoklad? Sebahodnotenie pritom slúži na uvedomenie si prínosu vlastnej
práce k celkovému výsledku skupiny.
6
Záver
S implementáciou aktivizujúcich metód do vzdelávacieho procesu je potrebné súčasne uplatňovať aj formatívne hodnotenie a z neho vychádzajúce sumatívne hodnotenie zručností súvisiacich s prírodovednou gramotnosťou. V opačnom prípade je
možné, že snaha aktivizovať žiaka bádateľsky orientovanou výučbou neprinesie poScientia in educatione
141
6(1), 2015, p. 133–143
žadované výsledky vo forme rozvoja zručností spadajúcich do tejto oblasti. Učiteľ
nebude schopný zmenu vo vzdelanosti žiaka zaznamenať a postupne sa vzdá pokusov o výučbu založenú na bádaní. Pri hodnotení zručností rozvíjaných v IBSE
má učiteľ otvorené možnosti, nakoľko požiadavky a kritéria hodnotenia nie sú zatiaľ
ani zďaleka zadefinované. S prípadových štúdií, z ktorých sme vychádzali v tomto
príspevku vyplýva, že nie je možné ani potrebné, aby učiteľ hodnotil všetky zručnosti
vo všetkých krokoch bádateľského cyklu súčasne pri výučbe danej témy. Formulovať
odstupňované hodnotiace kritériá pre každú zručnosť je náročné a sledovať viac zručností súčasne je niekedy nemožné. Z prípadových štúdií projektu SAILS vyplýva, že
je praktické rozlišovať a následne hodnotiť štyri úrovne schopností a zručností, ktoré
žiak preukazuje. O ich označovaní sa uskutočnilo mnoho diskusií na medzinárodnej
úrovni. Navrhované hodnotiace nástroje sú naďalej v štádiu pilotného overovania.
Samozrejme majú byť len pomôckou a nie predpisom. Tvorba a upresňovanie kritérií a spôsob ich využitia je v kompetencii učiteľa, ktorý dokáže prispôsobiť stupeň
bádania danej vekovej kategórii žiakov a úrovni ich vedomostí. Pri práci s mladšími
žiakmi si bádanie často vyžaduje použitie pracovných listov alebo náčrtov tabuliek
či grafov, do ktorých žiaci podľa učiteľových očakávaní môžu zaznamenať svoje výsledky, čo uľahčuje celý hodnotiaci proces. K zaznamenaným hypotézam, plánu na
ich potvrdenie a záverom jednotlivých žiakov sa môže učiteľ vrátiť, ak chce znovu
zhodnotiť napredovanie žiakov.
Poďakovanie
Tento príspevok vznikol s finančnou podporou projektu 7. rámcového programu
SAILS (7th General Programme of EU, FP7/2007-2013 based on the no. 289085
agreement (http://sails-project.eu), ďakujeme vedeniu projektov a všetkým partnerom.
Literatúra
Chin, Ch. & Chia, L. (2005). Problem-Based Learning: Using Ill-Structured Problems in
Biology. Project WorkWiley InterScience. Dostupné z http://www.interscience.wiley.com
Chmurová, J. & Juricová, I. (2011). Výskumne ladená koncepcia prírodovedného
vzdelávania v praxi (470–477). Prešov: MVEK.
Edelson, D. C., Gordin, D. N., & Pea, R. D. (1999). Addressing the challenges of
inquiry-based learning through technology and curriculum design. The Journal of the
Learning Sciences, 8(3 & 4), 391–450.
Erdogan, T. & Senemoglu, N. (2014). Problem-based Learning in Teacher Education: Its
Promises and Challenges. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 116, 459–463.
Freedman, M. P. (1997). Relationship among laboratory instruction, attitude toward
science, and achievement in science knowledge. Journal of Research in Science Teaching,
34(4), 343–357.
Harlen, W. (2013). Assessment & Inquiry-Based. Science Education: Issues in Policy and
Practice. Global Network of Science Academies (IAP) Science Education Programme.
Held, Ľ., Žoldošová, K., Orolínová, M., Juricová, I. & Ktuľáková, K. (2011). Výskumne
ladená koncepcia prírodovedného vzdelávania. Trnava: Trnavská Univerzita v Trnave.
142
6(1), 2015, p. 133–143
Hung, P. H., Lin, Y. F., & Hwang, G. J. (2010). Formative Assessment Design for PDA
Integrated Ecology Observation. Educational Technology & Society, 13 (3), 33–42.
Introduction to Formative Assessment, (2006). In Assessing for Learning Facilitator’s
Guide. Exploratorium. Dostupné z
http://www.exploratorium.edu/ifi/workshops/assessing/one/guide.html
Olson, S. & Loucks-Horsley, S. (Eds.). (2000). Inquiry and the National Science
Education Standards: A guide for teaching and learning. Washington, DC: National
Research Council.
Kimáková, K., Lešková, A. & Slepáková, I. (2014). Formatívne hodnotenie vo výučbe
biológie založenej na bádaní. Príspevok prezentovaný na medzinárodnej vedeckej
konferencii Výchova a vzdelávanie 2014: Kontexty vzdelávania a výchovy v súčasnej
perspektíve, Košice.
Llewellyn, D. (2009). Facilitator’s guide: inquire within, second edition: implementing
inquiry-based science standards in grades 3–8. Thousand Oaks, CA: Corwin Press.
Minstrell, J. & van Zee, E. H. (2000). Inquiry into inquiry learning and teaching in
science. Washington, DC: American Association for the Advancement of Science.
Papáček, M. (Ed.). (2010). Didaktika biologie v Česke republice 2010 a badatelsky
orientované vyučováni (DiBi 2010). Sborník přispěvků semináře, 25. a 26. března 2010,
Pedagogická fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Dostupné z
http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf
Schmidt, H. G. (1983). Problem based learning: rationale and description. Medical
Education, 17, 11–16.
Stobart, G. (2008). Testing Times. The uses and abuses of assessment. London:
Routledge.
Šiškovič, M. & Toman, J. (2014). PISA 2012: výsledky Slovenska v kocke. Inštitút
vzdelávacej politiky. Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu SR. Dostupné z
https://www.minedu.sk/data/att/6077.pdf
Wenning, C. J. (2005). Levels of inquiry: Hierarchies of pedagogical practices and inquiry
processes. Journal of physics teacher education, 2(3), 3–12.
Ivana Slepáková, [email protected]
Katarína Kimáková, [email protected]
Univerzita Pavla Jozefa Šafárika, Prírodovedecka fakulta
Oddelenie didaktiky biológie
Mánesova 23, 040 01 Košice, Slovensko
143
6(1), 2015, p. 133–143
Vědecký recenzovaný časopis pro oborové didaktiky
přírodovědných předmětů a matematiky
Scientific Journal for Science and Mathematics Educational Research
Vydává Univerzita Karlova v Praze – Pedagogická fakulta
http://www.scied.cz
Vedoucí redaktorka (UK v Praze)
doc. RNDr. Naďa Vondrová (Stehlíková), Ph.D.
Redakce (UK v Praze)
prof. RNDr. Hana Čtrnáctová, CSc.
doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc.
prof. RNDr. Jarmila Novotná, CSc.
PhDr. Martin Rusek, Ph.D.
doc. RNDr. Vasilis Teodoridis, Ph.D.
Členové redakční rady
prof. RNDr. Pavel Beneš, CSc. (Univerzita Karlova v Praze)
RNDr. Eva Hejnová, Ph.D. (Univerzita J. E. Purkyně, Ústí nad Labem)
doc. Ph.Dr. Alena Hošpesová, Ph.D. (Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích)
RNDr. Alena Kopáčková, Ph.D. (Technická univerzita v Liberci)
Ph.Dr. Magdalena Krátká, Ph.D. (Univerzita J. E. Purkyně, Ústí nad Labem)
PaedDr. Svatava Kubicová, CSc. (Ostravská univerzita v Ostravě)
prof. RNDr. Ladislav Kvasz, Dr. (Univerzita Karlova v Praze)
prof. RNDr. Danuše Nezvalová, CSc. (Univerzita Palackého v Olomouci)
prof. RNDr. Miroslav Papáček, CSc. (Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích)
RNDr. Lenka Pavlasová, Ph.D. (Univerzita Karlova v Praze)
RNDr. Vladimír Přívratský, CSc. (Univerzita Karlova v Praze)
RNDr. Jarmila Robová, CSc. (Univerzita Karlova v Praze)
doc. RNDr. Josef Trna, CSc. (Masarykova univerzita v Brně)
Zahraniční členové redakční rady
prof. RNDr. Ján Pišůt, Dr.Sc. (Univerzita Komenského v Bratislavě, SR)
prof. Dr. Gorazd Planinšič, Ph.D. (Univerza v Ljubljani, Slovinsko)
dr hab. prof. UR Ewa Swoboda (Uniwersytet Rzeszowski, Polsko)
Adresa redakce
Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta (Naďa Vondrová)
Magdalény Rettigové 4, 116 39 Praha 1
e-mail: [email protected]
Pokyny pro autory jsou uvedeny na http://www.scied.cz.
Sazbu v systému LaTEX zpracoval Miloš Brejcha, Vydavatelský servis, Plzeň.
Logo navrhl Ivan Špirk.
Redaktorka a jazyková korektorka Zdeňka Janušová

Scientia in educatione 6(1), 2015 ISSN 1804

Transkript

Podobné dokumenty

Kurz Molekulární mixologie - Obchodní akademie a Hotelová škola

Genetika: žádná přítelkyně evoluce